Au fur et à mesure que les équipements électriques et électroniques se complexifient, le besoin en outils de test électrique toujours plus performants ne cesse de croître. Et aussi développé soit-il, le savoir-faire d'un technicien en électricité ne sera bien exploité que s'il possède les outils adéquats qui non seulement lui procureront les mesures les plus précises possibles afin d'établir un diagnostic fiable, mais également faciliteront la vie de l'opérateur, et par là même amélioreront l'efficacité de son travail, grâce à une facilité d'utilisation accrue. Parmi ces outils indispensables à tout bon technicien en électricité, figurent les pinces ampérométriques ( clamp meter en anglais).A l'origine, ces appareils ont été conçus pour une seule fonction, à savoir mesurer l'intensité d'un courant passant dans un conducteur de manière non intrusive, c'est-à-dire sans avoir à débrancher ce dernier, cela grâce à deux mâchoires venant se refermer autour de lui. Mais aujourd'hui, les pinces ampérométriques ont bien évolué et ne se cantonnent plus à cette fonction unique, puisqu'elles offrent de nos jours, en plus de leur fonction initiale, la plupart des fonctionnalités de base des multimètres numériques portables ou DMM ( Digital Multimeter ) et ont, tout comme eux, délaissé l'ère des appareils analogiques pour passer à celle du numérique. Sans compter que certaines pinces sont aujourd'hui parées de technologies de pointe telles que l'affichage Oled ou bien encore la transmission de données sans fil, comme nous le verrons plus loin dans cet article.

Deux grandes familles

Pour ce guide d'achat, nous prenons en compte l'appareil entier –qui associe multimètre et mâchoires rigides pour ne former qu'un seul instrument de mesure– et non les pinces seules qui servent d'accessoires aux multimètres numériques portables ou aux oscilloscopes pour afficher la valeur du courant mesuré.

On distingue deux grandes familles de pinces ampérométriques : celles de type transformateur, capables de mesurer uniquement des courants alternatifs, et celles dites à effet Hall, aptes à mesurer des courants alternatifs et continus. Pour la première, la mesure d'un courant alternatif repose sur un principe simple: celui du transformateur, c'est-à-dire deux enroulements bobinés (le primaire et le secondaire) sur un circuit magnétique commun. Lorsque les deux mâchoires de la pince viennent entourer un conducteur parcouru par un courant alternatif, ce dernier est couplé à travers les mâchoires à la manière du noyau métallique de la bobine primaire d'un transformateur – les mâchoires fermées jouent ici le rôle de noyau alors que le conducteur à tester fait office de bobine d'enroulements à une spire–, puis via un étage d'entrée de la pince ampérométrique qui agit comme le secondaire de ce même transformateur. Ainsi, en fonction du rapport du nombre de spires de la bobine au niveau de l'étage d'entrée de la pince (il est couramment de 1000 spires mais bien d'autres valeurs sont possibles) par le nombre d'enroulements au niveau du primaire (ce nombre est égal à 1 spire correspondant au conducteur à tester), on peut réduire d'un facteur 1000 (ou de bien d'autres valeurs), le courant alternatif lu par la pince ampérométrique. Ainsi, dans l'exemple pris ici, un courant de 10Aca passant dans un conducteur donnera une valeur de 10mAca sur l'afficheur de la pince ampérométrique, soit une valeur lue de 1mAca/ Aca. D'où la possibilité de mesurer très facilement des courants alternatifs très élevés –plusieurs centaines d'ampères, voire plusieurs milliers– en augmentant autant que nécessaire le nombre d'enroulement de l'étage d'entrée de la pince. Les pinces à effet Hall, elles, sont capables de mesurer aussi bien un courant alternatif qu'un courant continu (qu'il soit statique ou dynamique, comme par exemple un courant de charge de batterie), ou toute combinaison des deux. Ce type d'appareils, plus onéreux que les modèles de type transformateur, repose comme son nom l'indique sur l'effet Hall qui veut que, lorsqu'un barreau en matériau semi-conducteur est traversé par un courant et qu'un champ magnétique est appliqué perpendiculairement au sens du courant, une tension dite tension de Hall, représentative du courant appliqué, apparaisse sur les faces latérales du barreau. Dans le cas d'une pince ampérométrique, un capteur à effet Hall positionné dans les mâchoires détecte l'intensité du champ magnétique créé dans la pince par le courant circulant dans le conducteur à tester et génère une tension de Hall représentative de ce courant. Cette dernière étant seulement dépendante de l'intensité du champ magnétique créé par le courant du conducteur, un tel dispositif peut mesurer aussi bien des courants continus qu'alternatifs qui sont au final convertis en tension continue ou alternative (par exemple 1 mVca/Aca ou 1 mVcc/Acc). Là encore, de par leur principe de base, ces instruments sont capables de mesurer des courants alternatifs ou continus très élevés de plusieurs centaines, voire d'un millier d'ampères et plus. Notons toutefois que certains modèles sont compatibles avec la mesure de faibles courants de fuite de quelques milliampères ou dizaines de milliampères.

Ce modèle de pince ampérométrique signé Fluke est doté d'un afficheur amovible. Capable d'afficher sur l'écran les valeurs mesurées par une pince placée jusqu'à 10 mètres de là, ce dispositif d'affichage et de commande à distance permet de visualiser les valeurs des grandeurs physiques mesurées dans de bonnes conditions, y compris lorsque le système électrique à tester est encastré dans un espace très confiné et ne permet pas de lire l'écran correctement.

La mesure fiable et précise d'un courant alternatif distordu impose l'utilisation d'une pince ampérométrique à valeur efficace vraie (ici à droite). Avec un modèle à valeur moyenne (à gauche), adapté uniquement à la mesure de courant de forme purement sinusoïdale, la valeur mesurée peut s'écarter dans certains cas de plus de 40 % de la valeur vraie.

Le choix d'une pince ampérométrique est donc en premier lieu dicté par le type de courant mesuré. Mais c'est loin d'être le seul critère. Comme tout instrument de mesure, les pinces sont avant tout caractérisées par les grandeurs physiques qu'elles mesurent, l'étendue de mesure couverte pour chacune de ces grandeurs (les étendues de mesure d'intensité couvertes vont typiquement de 0 à 600A, voire au-delà de 1000A), ainsi que leur résolution (la plus petite variation détectable par l'appareil, par exemple 100mA) et leur précision de mesure. Ce dernier paramètre, qui correspond à la plus grande erreur de mesure qu'un appareil puisse intrinsèquement générer par rapport à la valeur réelle dans des conditions expérimentales données,s'exprime en généralement en un pourcentage de la valeur lue par l'appareil. Ainsi, une pince ampérométrique de précision ±2% pourra afficher une valeur d'intensité de courant comprise entre 196 et 204A pour une valeur réelle de 200A. Il n'est pas rare également de trouver des précisions formulées de manière suivante: ±(2%+2). Le «+2» qui s'ajoute à la précision de base correspond à la plus grande variation du chiffre le plus à droite de l'affichage (le chiffre après la virgule par exemple). Dans l'exemple cité ici, la valeur fournie par la pince pourra cette fois être comprise entre 195,8 et 204,2A pour une valeur réelle de 200A.

Importance du facteur de crête

Certaines pinces ampérométriques pour courant alternatif sont dites « à valeur moyenne». C'est-à-dire que ces appareils ne donnent une valeur précise du courant réel que si celui-ci présente une forme purement sinusoïdale telle que peuvent la générer des dispositifs comme les moteurs à induction standard, les fils chauffants ou les lampes à incandescence. Or, avec l'avènement des sources d'alimentation électroniques,le courant délivré par les systèmes de distribution électriques actuels ne prend que rarement une forme d'onde sinusoïdale bien «propre» et présente au contraire des distorsions du fait de la présence d'harmoniques générées par ces alimentations. Qui plus est, compte tenu de leur limitation en termes de dissipation thermique, les composants d'un système électrique, comme par exemple les fusibles, les bus bar, les disjoncteurs, etc., sont spécifiés en courant efficace. Car la valeur efficace d'un courant alternatif, rappelons-le, équivaut à la valeur d'un courant continu qui produirait un échauffement identique en passant dans une résistance donnée. Pour vérifier un éventuel état de surcharge de ces composants, la mesure de la valeur efficace vraie du courant est indispensable. Dans ces conditions, une pince ampérométrique à valeur moyenne fournira une intensité erronée pouvant fortement s'éloigner de la valeur réelle. Des écarts entre 5 et 40%, voire davantage, sont ainsi constatés en fonction de la forme du courant alternatif. D'où un risque important d'erreur de diagnostic avec ce que cela peut engendrer en termes de conséquences néfastes (destruction de matériel, mise en danger des opérateurs, etc.). La mesure d'un courant alternatif distordu (autrement dit non sinusoïdal) impose donc de choisir une pince ampérométrique à valeur efficace vraie ou true rms en anglais ( true root mean square ). Mais attention car toutes les pinces ampérométriques estampillées true rms ne sont pas aptes à mesurer tous types de courant alternatif distordu mais uniquement ceux qui rentrent dans la gamme de facteur de crête pour laquelle elles sont spécifiées. Le facteur de crête, qui correspond au rapport entre la valeur maximale du courant distordu sur sa valeur efficace, est un bon moyen de quantifier la distorsion d'un signal alternatif. Sa valeur est de 1,414 pour un signal sinusoïdal mais elle peut être beaucoup plus élevée (10: 1 et au-delà) dans le cas de l'impulsion d'un redresseur par exemple. Dans la pratique, la plupart des pinces ampérométriques true rms sont spécifiées pour des facteurs de crête de 2: 1, voire 3: 1, ce qui permet de couvrir la grande majorité des applications de test des systèmes de distribution électrique et de donner des valeurs précises de l'intensité du courant, quelle que soit la forme du courant alternatif mesuré.

Certaines pinces ampérométriques peuvent transmettre les données relevées via une communication sans fil (à l'aide d'un module Bluetooth externe adaptable, ou intégré à la pince) vers un PC ou une tablette Android. Les derniers modèles développés par Agilent Technologies peuvent par exemple accueillir un module Bluetooth permettant cette fonctionnalité.

Les sondes de courant flexibles s'accommodent du continu Les capteurs de courant reposant sur le principe des enroulements de Rogowski sont très prisés pour leur simplicité d'utilisation. Ils sont constitués d'une boucle ouvrante et flexible qu'il suffit d'installer autour d'un conducteur électrique dont il faut mesurer le courant. Très pratiques, ils sont toutefois incapables de relever un courant continu. Ce qui est pourtant primordial dans de nombreuses applications. Mais ça, c'était avant. Avant que Neelogy n'introduise sa boucle à effet Néel série 8. «Il s'agit de la première sonde flexible et ouvrante pour la mesure de courant continu disponible sur le marché, assure Lionel Cima, Pdg de la société française créée en 2006 . La technologie mise en œuvre repose sur les découvertes de physique fondamentale réalisées en 1949 par le prix Nobel de physique français Louis Néel.» L'effet Néel apparaît lorsqu'un matériau superparamagnétique placé à l'intérieur d'une bobine conductrice est soumis à des champs magnétiques de fréquences différentes. La non-linéarité du matériau superparamagnétique agit comme un mélangeur de fréquences. La tension mesurée aux bornes de la bobine comprend alors plusieurs composantes fréquentielles, non seulement aux fréquences d'origine, mais aussi à certaines de leurs combinaisons linéaires. Neelogy Ainsi, la transposition en fréquence du champ à mesurer permet de détecter un champ continu avec une simple bobine. Pour exploiter ce principe, Neelogy a développé un matériau à base de nanoparticules. Celles-ci sont mélangées avec du plastique pour fabriquer le jonc souple qui constitue l'un des éléments essentiels de la boucle de courant. Ce jonc est entouré d'un bobinage dans lequel est injecté un courant qui excite les nanoparticules. «Ce sont elles qui, grâceà l'effet Néel, autorisent la mesure d'un champ continu avec une simple bobine », indique Lionel Cima. Outre la spécificité du matériau magnétique que l'entreprise a inventé, la taille des particules, leur quantité et leur distribution font partie du process de fabrication de la boucle de courant dont l'entreprise conserve le secret. La société propose deux boucles de 12 et 20cm de diamètre qui couvrent respectivement une gamme de courant de 600A et 1000A. Installées avec le kit de fixation, elles affichent une incertitude de mesure de 0,1% de la valeur lue. Deux produits sont proposés. Le modèle de la série 8.1 ne peut réaliser que des mesures de courants continus alors que celui de la série 8.2 dispose d'un mode de mesure de courant continu et d'un autre de courant alternatif. Ces instruments peuvent être employés pour des campagnes de diagnostic ponctuel ou de surveillance de longue durée sur des installations de petite et de grande puissance. «Le design non intrusif de la boucle à effet Néel série 8, permet d'éviter toutes pertes d'insertion et de conserver l'isolation galvanique entre les circuits primaire et secondaire.Cette technologie brevetée supprime les phénomènes d'hystérésis et les surcharges de courant sont supportées sans dommage », précise Lionel Cima.

Des produits polyvalents

Pour la dernière-née de sa gamme de pinces ampérométriques, Chauvin-Arnoux aopté pour un afficheur Oled qui offre un rapport de contraste élevé et de très larges angles de vue (proches de 180° tant en horizontal qu'en vertical) pour une bonne lisibilité même dans des conditions difficiles.

sous peine d'une sous-estimation de la valeur mesurée par la pince ampérométrique qui ne «verra» pas les fréquences élevées d'un signal alternatif complexe, par exemple. Comme les multimètres numériques, les pinces ampérométriques sont également capables de mesurer des résistances (avec détection de la continuité) dont les valeurs peuvent fluctuer d'un dixième d'ohm à plusieurs dizainesdekilo-ohms. Si la valeur de résistance dépasse l'étendue de mesure de l'appareil, la mention «OL» apparaît sur son afficheur. Il convient toutefois de prendre la précaution d'effectuer la mesure de résistance systématiquement après avoir mis le circuit à tester hors tension, sous peine d'endommager non seulement le composant mais aussi l'appareil de mesure (une précaution qui vaut également pour les multimètres numériques portables). A moins Si la valeur de résistance dépasse l’étendue de mesuredel’appa-reil, la mention «OL» apparaît sur son afficheur. Il convient toutefois de prendre la précaution d’effectuer la mesure derésis-tance systématiquement après avoir mis le circuit à tester hors tension, sous peine d’endommager non seulement le composant mais aussi l’appareil de mesure (une précaution qui vaut également pour les multimètres numériques portables). A moins que ce dernier ne soit muni d'une protection spécifique permettant de protéger la pince ampérométrique en cas de contact accidentel avec un circuit sous tension lors d'un fonctionnement en mode « résistance ». Certaines pinces ampérométriques sont également capables de mesurer d'autres grandeurs physiques telles que la fréquence du signal qui circule dans le conducteur entouré par les mâchoires de la pince, ce qui peut s'avérer pratique dans le cas d'un test d'harmoniques.A l'inverse, si la pince est utilisée dans des environnements électriquement très perturbés avec des interférences dont il convient de s'affranchir, ou si l'objectif est d'isoler le fondamental d'un signal en éliminant tous ses harmoniques, les modèles intégrant un filtre passe-bas ainsi que des algorithmes de traitement du signal, sont clairement indiqués ici. Certains fabricants ont par exemple développé des technologies destinées à filtrer le bruit et à mesurer la surintensité de courant lors du démarrage d'un moteur, telle que celle détectée par le circuit de protection. La mesure de la capacité d'un condensateur (test du démarrage d'un moteur, d'une alimentation, etc.), voire de la température, figure également dans la table des caractéristiques de certaines pinces ampérométriques qui n'usurpent désormais plus le qualificatif de «polyvalentes».

Des appareils de mesure pensés pour l'utilisateur

Mais le choix d'une pince ampérométrique ne se limite pas seulement au panel des grandeurs électriques et physiques qu'elle est apte à mesurer, ni à ses seules performances. Il s'agit également de savoir si elle a été pensée pour l'utilisateur. Force est de constater ces dernières années que les fabricants ont grandement œuvré pour concevoir des produits permettant de faciliter la vie des opérateurs et des techniciens en améliorant la facilité d'utilisation de leurs appareils, en particulier lorsque l'accès à l'équipement à tester n'est pas aisé. L'idée étant ici d'amender l'efficacité du travail des opérateurs et, par là même, de réduire les durées (donc les coûts) des interventions de test et de maintenance sur les installations électriques. C'est ainsi que l'affichage à sélection automatique de la gamme de mesure a fait son apparition sur les pinces ampérométriques, évitant ainsi à l'utilisateur d'avoir à manipuler le commutateur/sélecteur de l'appareil pour trouver la bonne gamme de mesure. Des nouveautés se sont également fait jour au niveau des afficheurs de ces instruments de mesure. Ainsi, a-t-on vu ces dernières années l'émergence de pinces ampérométriques à écran amovible. Capable d'afficher sur l'écran les valeurs mesurées par une pince placée jusqu'à 10 mètres de là, ce dispositif d'affichage et de commande à distance permet de visualiser les valeurs des grandeurs physiques mesurées dans de bonnes conditions, y compris lorsque le système électrique à tester est encastré dans un espace très confiné et ne permet pas de lire l'écran correctement. Dans ce cas, il suffit à l'opérateur de positionner la pince autour du conducteur à tester, de désolidariser l'afficheur de l'appareil de mesure et de se placer dans un endroit plus «confortable» pour lire l'écran. Cette astuce permet à l'utilisateur d'économiser de nombreux allers-retours ou d'effectuer seul certaines mesures qui n'auraient pu s'effectuer auparavant qu'avec deux opérateurs. L'afficheur en lui-même est un élément important qu'il ne faut pas négliger dans le choix d'une pince. Les modèles rétroéclairés sont à privilégier pour un confort accru de lecture des afficheurs, en particulier lorsque les mesures s'opèrent dans des milieux peu lumineux. Mais alors que la technologie LCD est reine dans les pinces ampérométriques, des modèles équipés d'afficheurs Oled commencent à arriver sur le marché.Cette technologie possède un double avantage dans l'application qui nous intéresse ici: un rapport de contraste très élevé, qui permet d'améliorer grandement la qualité d'affichage, et par conséquent la lisibilité de l'écran, dans des conditions d'éclairement diverses, et de très larges angles de vue (proches de 180 degrés dans toutes les directions) fort pratiques lorsqu'il s'agit pour l'opérateur de lire des valeurs dans des positions peu confortables qui l'empêchent de bien se positionner en face l'écran. Certains modèles peuvent également transmettre les données relevées via une communication sans fil (à l'aide d'un module Bluetooth externe adaptable, ou intégré à la pince) vers un PC ou une tablette Android. En plus d'un relevé et d'une analyse en temps réel des données recueillies, cette fonctionnalité permet aussi la création de rapports automatiques ou personnalisables qu'il est possible d'envoyer par courriel, facilitant là encore le travail de l'opérateur et améliorant son efficacité. Enfin, certains fabricants agrémentent leurs pinces ampérométriques de sondes de courant en forme de boucle flexible de grand diamètre afin de faciliter la mesure sur un ou plusieurs câbles de gros diamètre ou sur certains équipements électriques confinés ou difficiles d'accès, par rapport aux mâchoires des pinces qui, elles, sont rigides et solidaires de l'appareil. Baptisées par exemple iFlex chez Fluke, ou MiniFlex et AmpFlex chez Chauvin-Arnoux, ces boucles sont également un moyen d'accroître le courant mesuré jusqu'à plusieurs milliers d'ampères. Mais elles présentent l'inconvénient de n'être utilisables que pour les mesures de courant alternatif. Ou devrait-on plutôt dire « présentaient l'inconvénient ». Car une jeune société française est venue bousculer cet état de fait grâce à une technologie basée sur l'effet Neel et qui a permis de développer les premières sondes flexibles pour courant continu (voir encadré page 43) .

Les pinces ampérométriques doivent répondre à un certain nombre de normes de sécurité établies par l'IEC –telles que la CAT III 1000 V ou la CAT IV 600 V par exemple –qui régissent les valeurs de tensions nominales maximales ainsi que les environnements dans lesquels les mesures doivent être effectuées. Privilégiez les appareils dont la conformité à ces normes a été établie par des organismes indépendants tels qu'UL, CSA ou TÜV.

La sécurité avant tout

Enfin, comme pour tout appareil électrique portable utilisé en environnement industriel, il convient de vérifier l'autonomie des pinces ampérométriques (certaines affichent des autonomies jusqu'à 150 heures avec deux pilesAA traditionnelles), ainsi que leur solidité (certains fabricants spécifient par exemple une résistance aux chutes d'une hauteur d'un mètre). Sans oublier, bien sûr, qu'elles doivent répondre à un certain nombre de normes de sécurité établies par l'IEC ( International Electrotechnical Commission ) –telles que la CAT III 1000V ou la CAT IV 600 V par exemple –qui régissent les valeurs de tensions nominales maximales ainsi que les environnements dans lesquels les mesures doivent être effectuées. Certains fabricants de pinces ampérométriques mettent en garde les acheteurs potentiels sur les produits de certains fournisseurs estampillés «conçus pour répondre aux spécifications…», une mention qui, selon eux, pourrait laisser supposer que, dans ce cas, c'est le fabricant lui-même qui a établi la conformité de son produit à cette norme (ce qui est totalement légal),et non un organisme indépendant tel qu'UL,CSA ouTÜV.Les appareils présentant le sceau de ces organismes sont donc à privilégier.

Une offre particulièrement riche

Les fournisseurs de pinces ampérométriques se comptent par dizaines, y compris ceux dont les produits sont commercialisés en France, que ce soit par vente directe ou par voie de distribution (ou les deux). Pour notre tableau, nous avons retenu pas moins de 32 fournisseurs, ce qui traduit la richesse de l'offre. D'autant que chacun d'entre eux possède bien souvent un catalogue de pinces ampérométriques bien fourni. Compte tenu de cette particularité, il serait illusoire et vain de vouloir prétendre à l'exhaustivité. C'est pourquoi nous avons opté, dans ce guide d'achat, pour un tableau simplifié récapitulant les principaux acteurs du sec-teur, les principales caractéristiques cou-vertes par leurs gammes de produits, ainsi qu'un renvoi vers leur catalogue produits en ligne. Attention, tous ces fournisseurs ne sont pas des fabricants, certains apposant leur marque sur des produits dont ils sous-traitent la fabrication. Ce qui ne signifie pas pour autant que ces appareils soient moins fiables ni moins performants. Mais, pour certains d'entre vous, il conviendra sans doute de poser la question. A noter qu'en France, quatre distributeurs principaux (Conrad, Farnell, RS Components,Testoon) commercialisent la majeure partie des gammes de pinces ampérométriques des fournisseurs mentionnés dans notre tableau.