Vendredi 18 janvier, Mohamed Ouameur soutiendra sa thèse de doctorat portant sur la conception, modélisation et étalonnage d'un shunt pour la mesure de courant à 10 A et 1 MHz.

Les travaux de recherche réalisés dans le cadre de cette thèse ont été menés au sein de l'équipe Electricité basse fréquence du LNE.  Ils ont pour objectif d’étendre jusqu’à 10 A et 1 MHz les possibilités d’étalonnage des shunts et d'augmenter l'étendue des mesures des forts courants alternatifs.

Résumé de la thèse

Mesurer des forts courants alternatifs sur une large bande de fréquences est primordiale pour de nombreuses applications dont la surveillance du réseau de distribution électrique et le développement des véhicules électriques. Dans le premier cas, la mesure du courant est nécessaire pour quantifier la qualité du réseau en présence d’harmoniques provenant des énergies renouvelables intermittentes dont le spectre en fréquences est assez large (plusieurs centaines de kilohertz). Dans le second cas, la mesure du courant (jusqu’à plusieurs dizaines d’ampères) intervient dans la quantification du rendement de la chaîne de traction d’un moteur électrique : dans la mesure du courant la prise en compte d’un grand nombre d’harmoniques (jusqu’à 1 MHz) est indispensable pour garantir une connaissance précise du rendement du moteur.

Des résistances de faibles valeurs, appelées « shunt », sont alors indispensables pour mesurer des forts courants. Ils sont largement utilisés comme étalon de résistance dans les laboratoires de métrologie et les instruments de précision. Leur utilisation nécessite la connaissance préliminaire en fonction de la fréquence des deux paramètres suivants :

  • déphasage de l’impédance du shunt
  • variation du module de l’impédance du shunt par rapport à la valeur de sa résistance en courant continu, ce paramètre est appelé “écart de transposition”.

Pour une intensité de courant de 10 A, l’impédance des shunts existants présente de fortes variations en module et phase pour les fréquences supérieures à 100 kHz. De plus, actuellement dans les laboratoires nationaux de métrologie, pour étalonner les shunts au-delà de 1 A les méthodes de mesure utilisées sont d’une part limitées en module à 100 kHz et en phase à 200 kHz et d’autre part elles donnent accès uniquement à un des deux paramètres : module ou phase de l’impédance du shunt.

Ce travail de thèse a pour objectif d’étendre jusqu’à 10 A et 1 MHz les possibilités d’étalonnage des shunts de forts courant et d’améliorer ainsi la traçabilité des mesures en courant alternatif. La première partie a été le développement d'un shunt étalon de 10 A dont la réponse électromagnétique (jusqu’à 10 MHz) et la réponse thermique sont entièrement calculables : à 1 MHz le déphasage et l’écart de transposition sont respectivement de -0,01 mrad et 15 µΩ/Ω. Dans un second temps, une méthode d'étalonnage a été mise au point pour mesurer les caractéristiques des shunts jusqu’à 10 MHz. La méthode de mesure repose sur l'utilisation d'un analyseur de réseau vectoriel.

Les travaux réalisés permettent de mesurer simultanément l’écart de transposition et la phase de l’impédance d’un shunt avec des incertitudes relatives inférieures à 1.10-3 à 1 MHz.

Date et lieu de soutenance

Date : vendredi 18 janvier 2019, à 10h30

Lieu : LNE - 1, rue Gaston Boissier - Paris 15e