Nous savons tous qu'un transformateur de tension (VT) ne doit jamais fonctionner en court-circuit, tandis qu'un transformateur de courant (CT) ne doit jamais fonctionner en circuit ouvert. Le court-circuit d'un VT ou l'ouverture du circuit d'un CT endommagera le transformateur ou créera des conditions dangereuses.
D'un point de vue théorique, les VT et les CT sont des transformateurs ; la différence réside dans les paramètres qu'ils sont conçus pour mesurer. Alors pourquoi, malgré le fait qu'ils soient fondamentalement le même type de dispositif, l'un est interdit de fonctionnement en court-circuit tandis que l'autre ne peut pas être en circuit ouvert ?
En fonctionnement normal, le bobinage secondaire d'un VT fonctionne dans une condition quasi-ouverte avec une impédance de charge (ZL) très élevée. Si le circuit secondaire est court-circuité, ZL tombe presque à zéro, provoquant un courant de court-circuit massif. Cela peut détruire les équipements secondaires et poser des risques de sécurité sérieux. Pour se protéger contre cela, un VT peut avoir des fusibles installés sur son côté secondaire pour empêcher les dommages dus à un court-circuit. Lorsque c'est possible, des fusibles devraient également être installés sur le côté primaire pour protéger le système haute tension des défauts dans le bobinage haute tension ou les connexions du VT.
En revanche, un CT fonctionne avec une impédance (ZL) très faible sur le côté secondaire, effectivement en état de court-circuit pendant le fonctionnement normal. Le flux magnétique généré par le courant secondaire s'oppose et annule le flux provenant du courant primaire, résultant en un courant d'excitation net très faible et un flux de noyau minimal. Ainsi, la force électromotrice (EMF) induite dans le bobinage secondaire est généralement de quelques dizaines de volts.
Cependant, si le circuit secondaire s'ouvre, le courant secondaire tombe à zéro, éliminant cet effet démagnétisant. Le courant primaire, inchangé (puisque ε1 reste constant), devient entièrement un courant d'excitation, provoquant une augmentation dramatique du flux de noyau Φ. Le noyau se sature rapidement. Étant donné que le bobinage secondaire a de nombreux spires, cela entraîne une tension très élevée (possiblement atteignant plusieurs milliers de volts) aux bornes secondaires ouvertes. Cela peut briser l'isolation et pose un risque grave pour le personnel. Par conséquent, un circuit secondaire ouvert sur un CT est absolument interdit.
Les VT et les CT sont des transformateurs en principe—les VT sont conçus pour transformer la tension, tandis que les CT transforment le courant. Alors pourquoi un CT ne peut-il pas être en circuit ouvert alors qu'un VT ne peut pas être en court-circuit ?
En fonctionnement normal, les EMFs induites ε1 et ε2 restent essentiellement constantes. Un VT est connecté en parallèle avec le circuit, fonctionnant à haute tension et très faible courant. Le courant secondaire est également extrêmement faible, presque nul, formant une condition équilibrée avec l'impédance infinie d'un circuit ouvert. Si le secondaire est court-circuité, ε2 reste constant, forçant le courant secondaire à augmenter drastiquement, brûlant le bobinage secondaire.
De même, pour un CT connecté en série avec le circuit, il fonctionne à haut courant et très faible tension. La tension secondaire est presque nulle dans des conditions normales, formant un état équilibré avec une impédance quasi-nulle (court-circuit). Si le circuit secondaire s'ouvre, le courant secondaire s'effondre à zéro, et l'ensemble du courant primaire devient un courant d'excitation. Cela provoque une montée rapide du flux magnétique, poussant le noyau en saturation profonde et potentiellement détruisant le transformateur.
Ainsi, bien que les deux soient des transformateurs, leurs applications différentes conduisent à des contraintes opérationnelles complètement différentes.
