Mesure de tension électrique sans contact

Les tensions électriques élevées sont nécessaires pour de nombreuses applications, mais comportent toujours des risques. Ainsi, les décharges statiques et les champs de haute intensité peuvent facilement détruire les composants électroniques modernes. Lors d’une décharge avec formation d'étincelles, une explosion peut se produire en cas de présence de vapeurs inflammables. C’est pourquoi un blindage ou une mise à la terre sont prescrits dans de nombreux domaines. D'autre part, les systèmes techniques modernes fonctionnent également avec des charges électrostatiques comme, par exemple, dans le cas des photocopieuses à laser, de l’application électrostatique de la peinture ou de la purification des gaz industriels. Il est alors important de connaî­tre le niveau réel de la tension électrique, et un instrument de mesure du champ électrique est l'appareil approprié. Des micromoteurs sont égale­­­­ment utilisés dans ces appareils faciles à manier. L’intensité du champ et donc, la tension appliquée, peuvent être déterminées sans contact et sans que la valeur mesurée ne soit faussé

Les tensions élevées sont générées de diverses façons. La séparation de charge « naturelle » peut être provoquée par le frottement de surfaces les unes sur les autres, par le transvasement de liquides à l’aide de pompes ou par l'influence de rayonnements. Une autre possibilité est la production artificielle de potentiels de haute tension à des fins techniques. Dans tous les cas, il est important de déterminer l’intensité des champs électriques. Comme il est difficile de mesurer les charges électrostatiques sans les influencer, la société Kleinwächter GmbH, située à Hausen, a développé un instrument de mesure de champ électrique compact permettant d’effectuer des mesures d’une grande précision.

Le principe de mesure

L'appareil de mesure est construit selon le principe du générateur à induction et permet de déterminer l’intensité du champ électrique sans contact. Une ailette-écran rotative empêche momentanément la pénétration du champ dans l'appareil de mesure. Le champ atteint ainsi l'électrode de mesure à intervalles réguliers et une tension alternative est générée par induction. Le courant alternatif proportion­nel est mesuré.
Ce principe permet de déterminer les champs et les charges électriques sans leur retirer d'énergie. L’intensité E du champ est mesurée en volts par mètre pour une distance connue (d) et l'appareil calcule ainsi la tension (U=E*d). Si la position de phase de la tension produite par l'influence est comparée avec la position de la roue à ailettes, la polarité de la tension ou la direction du champ peut également être déterminée.
Cet appareil facile à utiliser est monté dans un boîtier plastique antistatique, et peut couvrir une large plage de tension dans cinq zones de mesure. Ces zones sont situées à une distance de mesure de 1, 2, 5, 10 et 20 cm. Il est ainsi possible de mesurer par exemple une tension de 0 à 10 kV à une distance d’1 cm et de 0 à 200 kV à une distance de 20 cm. L'affichage peut également être « gelé » en cas d’utilisation dans des emplacements inaccessibles et être lu ultérieurement. L'affichage numérique montre en haut la distance de mesure choisie et en bas la charge mesurée. La grande stabilité du point zéro du principe de mesure permet de renoncer au réglage habituel du point zéro. L'appareil est de dimension réduite : seulement 122 x 70 x 26 mm pour un poids d’environ 130 g. Une version élargie de l’appareil offre en plus une sortie de tension analogique de ±1V. Les valeurs mesurées peuvent ainsi être traitées également à l’ordinateur par l’intermédiaire du convertisseur A/C UAC 110. Une batterie bloc de 9 V assure l'alimentation électrique. Pour permettre de longues durées d’utilisation avec la réserve limitée d'énergie dont dispose la batterie, tous les composants du mesureur de champ doivent être optimisés de telle sorte que la consommation électrique soit minimale. Ceci vaut notamment pour le composant mécanique, le moteur pour la roue à ailettes. Pour l’entraînement optimal de l’ailette-écran du nouveau mesureur de champ électrique, les développeurs ont trouvé vite un moteur dans la gamme des produits de FAULHABER.

Mesureur de champ électrique compact avec large plage de tension pour mesures sans contact

Petit, léger, efficace

Le moteur C.C. plat choisi a une hauteur d’à peine 6 mm sans les axes ; cela permet un montage peu encombrant dans la tête de l'instrument de mesure. Le diamètre proprement dit n’est que de 15 mm. Étant à courant continu et à commutation métaux précieux, le moteur est prédestiné à une utilisation dans les appareils à accumulateur. Selon la tension d’alimentation des appareils, des moteurs d’une tension de service de 3, 6 ou 12 V peuvent être utilisés. L'efficience est de 67 %, cela prolonge la durée d’utilisation par charge d'accumulateur. Le régime en marche à vide est d’environ 12 000 t/min. Avec le boîtier en plastique, le moteur ne pèse que 4,3 g. La puissance restituée se situe, selon la tension du modèle, entre 0,15 et 0,22 W. Comme il s’agit d’un micromoteur C.C. plat, le régime de l’entraînement est facile à régler par l’intermédiaire de la tension d’alimentation. La faible tension de démarrage et la facilité de la mise en marche même après un arrêt prolongé sont un autre avantage de ces micromoteurs. Ainsi, même les appareils de mesure qui ne sont réactivés que selon des intervalles de temps importants restent fiables. Si le modèle standard n’est pas adapté de façon optimale à l’utilisation respective, l’entraînement peut être modifié spécifiquement pour le client. En plus de la plaque de montage, l'arbre a également été adapté aux exigences particulières. L'arbre sort du moteur des deux côtés et la charge destinée à la roue à ailettes, qui est essentielle pour la mesure, passe simplement par le bas à travers le moteur.
Aujourd'hui, les micromoteurs C.C. modernes sont adaptés à de multi­ples applications. L’éventail s’étend de la technique de mesure et de réglage aux instruments mécaniques de précision en passant par actionneur simple. La structure robuste et résistante, le réglage simple par l’intermédiaire de la tension de service et une bonne compatibilité électromagnétique permettent une utilisat­ion dans les appareils de mesure sensibles ou dans le domaine de la technique médicale.