Un transformateur de courant tore (CBCT) est un transformateur de courant spécialisé utilisé pour détecter le courant résiduel et homopolaire -dans les systèmes de protection contre les défauts à la terre. Dans la pratique, les termes « transformateur de courant à noyau équilibré » et « transformateur de courant homopolaire » sont souvent utilisés de manière interchangeable, car tous deux décrivent le même dispositif fondamental : un TC qui surveille l'équilibre des courants circulant dans tous les conducteurs traversant son noyau. Le CBCT détecte les défauts en identifiant tout déséquilibre entre les courants de phase qui indique que le courant circule par un chemin involontaire, tel que la terre.
Le principe de fonctionnement d’un CBCT est d’une simplicité élégante. Tous les conducteurs de phase-et généralement le conducteur neutre également-passent à travers un seul noyau magnétique. Dans des conditions de fonctionnement normales et équilibrées, la somme vectorielle des courants circulant dans ces conducteurs est nulle, ce qui signifie qu'aucun flux magnétique net n'est produit dans le noyau et qu'aucune sortie secondaire n'est générée. Lorsqu'un défaut à la terre ou un chemin de fuite se développe, une partie du courant revient à travers la terre au lieu des conducteurs de phase, créant ainsi un déséquilibre. Ce déséquilibre produit un flux magnétique résiduel dans le noyau et induit un courant secondaire correspondant.
La principale distinction entre un CBCT et un transformateur de courant ordinaire est que le CBCT réagit uniquement aux conditions de déséquilibre, et non au courant de charge. Un CT ordinaire mesure l'ampleur du courant circulant dans un seul conducteur, tandis qu'un CBCT surveille la somme vectorielle des courants traversant plusieurs conducteurs. Cela permet au CBCT de détecter les fuites et les défauts que les transformateurs de courant standard ne peuvent pas détecter, ce qui le rend très sensible aux courants résiduels de faible niveau-.
Les TC à tore sont couramment utilisés pour la protection contre les défauts à la terre dans les systèmes de protection de moteur à moyenne-tension et haute-tension, ainsi que dans les dispositifs à courant résiduel basse-tension. Ils constituent un composant essentiel des systèmes de protection contre les défauts à la terre restreints, dans lesquels ils détectent les défauts qui ne seraient pas détectés par une protection contre les surintensités standard. Les CBCT sont également utilisés dans les applications où une détection sensible des défauts à la terre est requise, comme dans les environnements miniers, pétrochimiques et autres environnements industriels où même de faibles courants de fuite peuvent présenter des dangers importants.
D'un point de vue pratique, les CBCT sont généralement moins chers que les transformateurs de courant traditionnels car ils ne nécessitent pas de noyau solide ni d'enroulement secondaire complexe. Ils sont disponibles dans différentes tailles de fenêtre pour s'adapter à différentes configurations de conducteurs, et leur sensibilité peut être adaptée aux exigences de protection spécifiques de l'application. Lors de la sélection d'un CBCT, les ingénieurs doivent prendre en compte des facteurs tels que la sensibilité requise, le nombre et la taille des conducteurs traversant le noyau et la compatibilité du CT avec le relais de fuite à la terre ou le dispositif de protection.
En résumé, le transformateur de courant tore est un composant essentiel des systèmes de protection contre les défauts à la terre. Sa capacité à détecter les déséquilibres de courant avec une sensibilité élevée le rend indispensable pour protéger le personnel et les équipements contre les risques de défauts à la terre et de courants de fuite.