Ampèremètre - Définition
Un ampèremètre est un appareil qui mesure l'intensité d'un courant électrique dans un circuit. L'intensité est mesurée en ampères.
Types d'ampèremètres
Ampèremètres analogiques
Ils sont de plus en plus remplacés par des ampèremètres numériques. Pourtant, en pratique, l'observation de leur aiguille peut fournir des informations sur les variations du courant mesuré que l'affichage numérique ne donne que difficilement.
Il en existe plusieurs types :
- L'ampèremètre analogique le plus répandu est magnéto-électrique, il utilise un galvanomètre à cadre mobile.Il mesure la valeur moyenne du courant qui le traverse. Pour les mesures en courant alternatif, un pont redresseur à diode est utilisé pour redresser le courant mais ce procédé ne permet de mesurer avec précision que des courants sinusoïdaux.
- L'ampèremètre ferro-magnétique utilise deux palettes de fer doux à l'intérieur d'une bobine. L'une des palettes est fixe, l'autre est montée sur pivot. Quand le courant passe dans la bobine, les deux palettes s'aimantent et se repoussent, quel que soit le sens du courant. Cet ampèremètre n'est donc pas polarisé. (Il n'indique pas de valeurs négatives). Sa précision et sa linéarité sont moins bonnes que celles de l'ampèremètre magnéto-électrique mais il permet de mesurer la valeur efficace de courant alternatif de forme quelconque (mais de fréquence faible < 1 kHz).
- L'ampèremètre thermique est composé d'un fil dans lequel le courant circule. Ce fil s'échauffe et s'allonge, ce qui provoque la rotation de l'aiguille. L'ampèremètre thermique n'est pas polarisé. Il peut être utilisé pour mesurer la valeur efficace des courants alternatifs jusqu'à des fréquences de plusieurs mégahertz.
Ampèremètre numérique
C'est en fait un voltmètre numérique mesurant la tension produite par le courant à mesurer dans une résistance (appelée shunt). La valeur du shunt dépend du calibre utilisé. En application de la Loi d'Ohm, La tension U mesurée est convertie, en fonction de la valeur de résistance connue R du shunt, en une valeur A correspondant au courant.
Ampèremètres spéciaux
- La pince ampèremétrique AC est une sorte de transformateur électrique dont le primaire est constitué par le conducteur à tester et le secondaire par un enroulement bobiné sur un circuit magnétique formé par les deux mâchoires de la pince. Elle sert à mesurer des courants alternatifs élevés sans s'insérer dans le circuit. Elle ne peut pas mesurer les courants continus.
- La pince ampèremétrique à capteur à effet Hall permet de mesurer des courants de forme quelconque et d'intensité élevée sans s'insérer dans le circuit.
- Les ampèremètres à fibre optique : ils sont utilisés dans le domaine de la THT (Très Haute Tension) et lorsque la bande passante des capteurs à effet Hall est insuffisante (étude des régimes transitoires violents, ceux pour lesquels le di/dt est supérieur à 108 A/s). Cette technique de mesure utilise l'effet Faraday : le plan de polarisation de la lumière dans le verre tourne sous l'effet d'un champ magnétique axial. Cet effet ne dépend pas de la direction de propagation de la lumière mais dépend de celle de l'intensité.
Utilisation d'un ampèremètre
Montage
Un ampèremètre se branche en série dans le circuit. Cela veut dire qu'il faut ouvrir le circuit à l'endroit où l'on souhaite mesurer l'intensité et placer l'ampèremètre entre les deux bornes créées par cette ouverture du circuit. Pour que sa présence ne modifie pas l'intensité du courant à mesurer, sa résistance interne devrait être idéalement nulle.
Sens de branchement et polarité
Un ampèremètre mesure l'intensité circulant de la borne A (ou borne +) vers la borne COM (ou borne -) en tenant compte de son signe.
En général, l'aiguille des ampèremètres analogiques ne peut dévier que dans un sens. Cela impose de réfléchir au sens du courant et impose de câbler l'ampèremètre de manière à mesurer une intensité positive : on vérifie alors que la borne + de l'ampèremètre est reliée (éventuellement en traversant un ou plusieurs dipôles) au pôle + du générateur et que la borne - de l'ampèremètre est reliée (éventuellement en traversant un ou plusieurs dipôles) au pôle - du générateur.
Calibre
On appelle calibre la plus forte intensité que peut mesurer l'ampèremètre (aiguille en bout de course pour les appareils analogiques ou plus grand nombre de l'affichage numérique).
Tous les appareils modernes sont multicalibres : on change de calibre soit en tournant un commutateur, soit en déplaçant une fiche. Les appareils les plus récents sont autocalibrable (autorange en anglais) et ne nécessitent aucune manipulation.
Lorsqu'on utilise un ampèremètre analogique, il faut souvent éviter d'utiliser un calibre plus petit que l'intensité du courant. Cela impose de déterminer par le calcul un ordre de grandeur de cette intensité et de choisir le calibre en conséquence. Si on n'a aucune idée de l'ordre de grandeur de l'intensité que l'on va mesurer, il est souhaitable de s'abstenir de faire la mesure. Néanmoins certaines personnes préconisent d'utiliser le calibre maximun de l'appareil puis de diminuer. Cela n'a pas grand sens car le calibre maximum dépend fortement de l'appareil utilisé (de 10 A à plus de 1000 A). On peut dire néanmoins que l'on ne risque pas grand chose à calibrer l'ampèremètre sur l'intensité maximum supportée par le circuit, puis diminuer progressivement jusqu'à ce qu'une intensité soit détectable.
Lecture
La lecture d'un appareil numérique n'a pas besoin d'être détaillée.
Pour l'ampèremètre analogique, l'aiguille se déplace sur une graduation commune à plusieurs calibres. L'indication lue ne représente qu'un nombre de divisions. Il faut donc déduire l'intensité à partir de ce nombre en tenant compte de la valeur du calibre en faisant un calcul, sachant que la graduation maximale correspond au calibre :
- Intensité mésurée =
avec
- Glue : graduation lue
- Gmax : graduation maximale
- Cal : Calibre utilisé