SlideShare une entreprise Scribd logo
1  sur  34
Télécharger pour lire hors ligne
Le transformateur de puissance
            HT BT
          Chapitre 2

       Par Jacques BOURBON




                             JB 2009
L’inventeur
Lucien Gaulard (1850-1888), chimiste de formation et jeune électricien
français, présente en 1882 à la Société française des Electriciens un
«générateur secondaire », dénommé depuis « transformateur ».




En 1884 Lucien Gaulard met en service une liaison de démonstration (133 Hz)
alimentée par du courant alternatif sous 2000 volts et allant de Turin à Lanzo
(80 km).

La reconnaissance de Gaulard interviendra trop tardivement. Entre-temps, des
brevets ont été pris aussi par d'autres, il finit ses jours dans un asile d'aliénés et
on finit alors par admettre l'intérêt du transformateur qui permet d'élever la
tension délivrée par un alternateur et facilite ainsi le transport de l'énergie
électrique par des lignes à haute tension.
Le principe
Un transformateur est constitué d’un circuit magnétique, composé de tôles
empilées les unes sur les autres.
Sur une colonne de ce circuit magnétique est placé un enroulement réalisé par
des spires de fils conducteur.
Ce bobinage est appelé enroulement primaire du transformateur.
Un second enroulement est bobiné sur le circuit magnétique, il est appelé
enroulement secondaire du transformateur.
La tension secondaire à vide est proportionnelle à la tension du primaire
Les enroulements
Dans la pratique les enroulements sont imbriqués l’un dans l’autre pour
améliorer le rendement du transformateur




Le transformateur est représenté dans les schémas électriques par le
symbole suivant :
Le triphasé
En triphasé le circuit magnétique comporte généralement 3 colonnes.
Sur chaque colonne, un enroulement primaire est imbriqué avec un
enroulement secondaire.
Les trois enroulements secondaires sont reliés ensemble par des barres de
couplages.
On fait de même pour les enroulements primaires.
Les couplages triphasé
   Couplage      Couplage               Couplage
  triangle (D)   étoile (Y)             zigzag (Z)




                              En couplage zigzag la tenue en
                              régime déséquilibré est très
                              bonne; ce couplage est
                              préconisé pour des puissances
                              inférieures à 250 kVA
Les couplages en triphasé
Il faut également coupler les enroulements.
La circulation du courant nécessite un couplage des enroulements.
Un transformateur comprend trois
Par exemple, le couplage de type étoile, où chaque enroulement secondaire. par un
                                          Et trois enroulements est raccordé
Par exemple primaire.
enroulementsle couplage de type triangle, ou chaque enroulement est alimenté par deux
conducteur commun.
phases         Ont peux éventuellement sortir un neutre n
L1                       Couplage Dyn                            L1
                                                                          L1
                                                          L1
                                                                            a
L2primaire est
Le
                                           Au secondaire d’un transformateur triphasé,
alimenté par trois
                                           trois phases sont A
                                                             disponibles B basse
                                                                      c en b
phases en haute
                                           tension (400 V).
tension (20 kV)                                          L2
L3                                                           L3
                                                              C               L2
                                                  L3          Couplage L2
                                                              étoile
                                                     Couplage delta
                                                       L3
                                                              symbolisé
                                                     symbolisé par la
                                                     lettre D par la lettre y
                                                           n
L’indice horaire
                                                        Si on compare la mesure d’angle
Le couplage étoile triangle (Dy) sous la forme vectorielle, est
Sur la plaque signalétique sont indiqués le couplage et l’indice horaire.
représenté ainsi:                                       en degré avec le système
                         330°            360°
                                                        sexagésimal (base 60, les
Ont dit alors que la phase 111 à 11 heures
                             est          12                      Dyn 11
                                                        heures), on a donc 360°/12h soit
Chaque phase est décalée
                                              L1        30° par heure.
de 120°, donc pour les trois
phases on a 360°
                             L1                             Entre chaque phase il y a
L’aiguille des                                              un décalage de 120° soit
heures d’une                                                4 heures.
horloge fait le tour                                        L2
du cadran en 12
heures.           9                                                  3



                  L3                                           L2
                   8                                            4
                                     L3
Plaque signalétique d’un
    transformateur
Les compatibilités d’indices horaires
 Un transformateur                        Sont-ils compatibles ?
 existant
   Dyn11
                           L1
                            L2
                                L3                     11
                                     n    On vérifie les tensions, et le sens du
                                                     L2
                                          champ tournant de chaque
                                                      L1
Un nouveau transformateur vient s’ajouter transformateur.
pour être raccordé en parallèle           Et pourtant……
     Dyn7
                                                                        L2 L3
                             L1
                              L2                      L1
                                L3                  L3
                                   n                    7
                                            Les deux transformateurs sont
  Les indices horaires 11,7 et 3            compatibles, mais en branchant
  sont compatibles.
     Mais pas avec les
                                            les phases L1 du Dyn11 avec
       autres indices !                     L2 du Dyn7 …….
Les groupes d’indices horaires

    Suivant leur déplacement angulaire, on peut classer les
    transfos triphasés en 4 groupes :

1. groupe de déplacement angulaire nul :
 = 0 (à 2/3 près), indice horaire: 0

2. groupe de déplacement angulaire 180° (ou 60°) :
indice horaire: 6 (ou 2, ou 10)

3. groupe de déplacement angulaire +30°
indice horaire: 1 (ou 5)

4. groupe de déplacement angulaire -30° (ou + 330) indice
horaire: 11 (ou 7)
Conclusion
      Avant de raccorder deux
      transformateurs en parallèle, on vérifie :


      -Qu’ils ont la même puissance
      -Les mêmes tensions

      -Le même couplage

      Et des indices horaires
      compatibles du même
              groupe.
Réglages en fonction de la tension HTA
 La tension au primaire influence la tension au secondaire : sur certains
 réseaux la tension du réseau de distribution HT A peut être inférieure à
 20kV.
 Il est donc nécessaire de régler hors tension les barrettes de
 couplage en fonction du niveau de la tension au primaire.
Réglage de tension par commutateur
Les manœuvres des changeurs de prises ou de tension sont effectuées
transformateur hors tension, et hors charge.
Refroidissement des
                      transformateurs
Le passage du courant dans les bobinages du transformateur provoque un
échauffement qui peut devenir nuisible pour le bon isolement de ses
enroulements.
Plusieurs procédés sont utilisés pour le refroidir :




     Les transformateurs                            Les transformateurs
  immergés, à refroidissement                      secs, à refroidissement
    par diélectrique liquide                                par air
Transformateur de type immergé
Les transformateurs immergés présentent
des risques d'incendie et de pollution : un
défaut interne peut provoquer une
surpression entraînant une déformation de
la cuve telle qu'il peut en résulter des fuites
de diélectrique liquide et suivant les
circonstances, son inflammation, voire
l'explosion du transformateur.
Les fuites de diélectrique liquide peuvent
résulter également de joints défectueux de
la cuve ou de rupture des canalisations.
Les diélectriques liquides se répandant
risquent d'occasionner une pollution de la
nappe phréatique. En cas d'incendie ou de
pyrolyse, ils dégagent des produits
toxiques et génèrent des fumées opaques
gênant l'intervention des secours.
Les transformateurs respirants
Pour permettre la dilatation du liquide sans
risque de débordement, les premiers
transformateurs comportaient un volume d'air
entre la surface de l'huile et le couvercle.
Lorsque le liquide revenait à son niveau
initial, l'air ambiant reprenait sa place. Le
transformateur "respirait". L'humidité de l'air
ambiant se mélangeait à l'huile et, à la
longue, se déposait au fond de la cuve (l'eau
étant plus dense que l'huile, de masse
spécifique 0,9).
Rappelons qu'il suffit de 50 à 60 mg d'eau
 par litre d'huile pour abaisser de 50 % la
             rigidité diélectrique.
Les transformateurs avec
                 conservateur
Pour limiter ces inconvénients, le transformateur
est équipé d'un conservateur de volume tel que
le contact air-huile soit localisé à l'intérieur d'un
réservoir d'expansion .
L'adjonction d'un dessiccateur permet de
déshydrater l'air aspiré par le transformateur
(équipé ou non d'un conservateur) .
Cette conception est encore valable à condition
que l'utilisateur change ou régénère
périodiquement la matière asséchante contenue
dans le dessiccateur (tous les huit mois)
Exemple de transformateur avec
         conservateur
Protection contrôle signalisation
Relais de protection pour transformateur équipé d’un conservateur

Le relais de protection BUCHHOLZ :
En cas de dégagement gazeux provenant de la décomposition des isolants,
un ou deux contacts peuvent fonctionner pour actionner l’alarme et
déclencher la protection amont.
En cas de fuite importante le basculement successif des 2 contacts assure la
même protection.
ERT étanche remplissage total
Transformateurs à remplissage intégral : Le transformateur est rempli
totalement à 20 °C environ (température des ateliers) et clos hermétiquement
de façon à ne laisser aucun volume d'air en contact avec le liquide
diélectrique .
De ce fait, toute rentrée éventuelle d'humidité est éliminée et le principal
facteur d'oxydation (l'oxygène de l'air) est également éliminé.
L'appareil ne respirant plus et le liquide diélectrique se dilatant, une certaine
surpression s'établit dans la cuve, surpression qui augmente avec la charge
de l'appareil.
Ce sont les plis de la cuve, dont la forme est spécialement étudiée, qui
absorbent la dilation du liquide.
Bloc de protection DGPT
Dispositif automatique fonctionnant en cas d’émission anormale
de gaz au sein du diélectrique liquide et provoquant la mise hors
tension du matériel : en pratique ce dispositif est un bloc relais de
type DMCR ou DGPT2 qui ferme un contact entraînant la mise
hors tension par déclenchement de l’interrupteur de la cellule QM

Pour fonctionner correctement le DGPT2 doit être entièrement rempli
de diélectrique.
C’est à dire que sa partie transparente doit être pleine d’huile :
les 2 flotteurs noirs de l’appareil sont alors à leur position la plus haute.
Exemple d’un ERT avec un
         DGPT
Les contraintes des ERT
Un transformateur immergé dans l’huile entraîne plusieurs mesures de
protection imposées par la norme NF C 13-100, contre les risques d’épandage
et d’inflammation :

Si la puissance nominale unitaire de l’un des appareils est supérieure à
630 kVA, le DGPT2 s’impose, entraînant la mise hors tension de l’appareil.
Si elle est inférieure ou égale à 630 kVA, le DGPT2 n’est pas obligatoire.


La norme indique par ailleurs des précautions concernant le local ou
l'emplacement quand la distance par rapport à tout autre bâtiment devient
inférieure à 8 mètres :




Environnement : Obligation d’une rétention totale du diélectrique (huile
minérale ou silicone) pour la protection de l’environnement.
Classification des
                 diélectriques liquides
Du point de vue de leur comportement au feu, les diélectriques liquides sont
classés suivant deux caractéristiques : le point de feu et le pouvoir calorifique
inférieur dont la combinaison permet de représenter de façon suffisamment
complète le comportement au feu des produits.
La norme NF C 17-300 classe ainsi les diélectriques liquides par une
désignation comportant une lettre et un chiffre :
-la lettre symbolise le point de feu :

-Le chiffre caractérise le pouvoir calorifique inférieur :

          Classe      Point feu             Classe Pouvoir calorifique
                                                    inférieur (Mj/kg)
             O          <300
             K          >300                   1              >42
                                               2             32 à 42
             L         Non
                     mesurable                 3              <32
Caractéristiques des
                   diélectriques
Huiles minérales: (O1) économiquement intéressant, mais ayant un point feu
relativement bas ce qui peut entraîner certaine contraintes d’installation.
Esters: (K2) organiques de synthèse, biodégradables, non toxiques et non
polluants, ils présentent des points feux élevés (donc difficilement
inflammables), et peuvent être utilisés à la place de l’huile minérale sans
modifier la conception des transformateurs.

Huiles silicones : (K3) ces diélectriques présentent eux aussi des points feux
élevés, ils sont préconisés pour les ERT; toutefois cette solution reste très
occasionnelle car économiquement peu intéressante (certaines caractéristiques
physiques entraînant plusieurs adaptations techniques).

Pyralènes: Les pyralènes, appelés également askarels, forment une famille de
liquides constitués d'un mélange de polychlorobiphényles (PCB). Les pyralènes
sont d'excellents diélectriques, leur principal avantage est leur ininflammabilité.
Mais en cas d’incendie les PCB dégagent des produits toxiques, dioxines ou
furanes, et polluent les nappes phréatiques. Ils sont interdits en France.
Symboles du mode de
                refroidissement
Le mode de refroidissement d’un transformateur est défini par 4 lettres.

 la première indique le fluide de refroidissement INTERNE en contact avec
les enroulements ;
ainsi O correspond à l'huile (Oil en Anglais)

 la seconde, le mode de circulation de ce fluide ; deux modes sont possibles
 N pour ventilation Naturelle (Natural)
 F pour ventilation Forcée (Forced)

 la troisième, le fluide de refroidissement EXTERNE ; ainsi A correspond à
Air

 la quatrième, le mode de circulation de cet agent extérieur, de type N ou F.
Seuls les transformateurs de type sec pour lesquels les parties actives sont
directement refroidies par l’air extérieur sont définis par deux lettres.
Exemples :
Un transformateur dans l’huile minérale avec :
 refroidissement naturel est de type ONAN
 ajout de ventilateurs sur les radiateurs devient de type ONAF
 fonctionnement possible avec ou sans ventilateur est de type
ONAN/ONAF.

Un transformateur sec enrobé avec :
 refroidissement naturel est du type AN.
 ajout de ventilateurs devient de type AF.
Exemple d’un transformateur avec de
     l’huile minérale O1 et avec un
refroidissement naturel de type ONAN
Les transformateurs secs
Les transformateurs secs ne présentent ni risque d'incendie ou de pollution
chaude, ni risque de fuite.
Par contre, ils présentent un certain nombre d'inconvénients :
- nécessité d'un dépoussiérage fréquent sinon risque d'augmentation des
échauffements ;
- mise en œuvre d'une ventilation appropriée ;
-nécessité d'une surveillance et d'un entretien régulier.
                 Il existe deux types de transformateurs secs




         Classe F « enrobé »                 Classe H « imprégné »
Les transformateurs secs
Leur coût est plus élevé que celui d’un transformateur immergé dans l’huile, à
puissance égale, mais ce choix supprime ou limite les contraintes d’installation.
Le transformateur sec de type F0 nécessite une détection automatique
d’incendie provoquant la mise hors tension du transformateur et le
fonctionnement d’un dispositif d’extinction approprié.
Un transformateur sec enrobé de classe F1 (exemple Trihal) limite
l'inflammabilité par auto extinction du matériel employé et l’absence
d’émissions toxiques et fumées opaques.
          Il affranchit de toute mesure de protection contre l’incendie.
    Ce type de transformateur est obligatoire pour utilisation dans un IGH.

                       Un bornier de raccordement des sondes PTC au
                       convertisseur électronique Z.
                       Le bornier est équipé d’un connecteur débrochable.
                       Les sondes PTC sont fournies raccordées au bornier
                       fixé à la partie supérieure du transformateur.
thermomètre à cadran
           Ce thermomètre permet d’indiquer la
           température du bobinage basse tension.

           Ce thermomètre est raccordé à une sonde
           PT 100 et est muni de 2 contacts inverseurs
           basculant sur 2 seuils de températures
           réglables (alarme : 140°C et déclenchement
           : 150°C).

           Cette protection thermique n'est pas
           appropriée pour le pilotage des
           ventilations.
L’Icc aux bornes du transformateur
                                                      La tension de court
                                                      circuit (Ucc en %)


                                                      L’intensité nominale du
                                                      transformateur (In en
                                                      Ampère)
                                                                               Pn
                                                                       In 
                                                                              U. 3

Pour le calcul de l’intensité de court circuit au niveau des bornes du
transformateur, on utilise la relation suivante :
                                                              In
                                                   Icc 
                                                           Ucc / 100


Pour un transformateur sec de 400kVA l’intensité de court circuit maximum est
de 9,3 kA.
Fin
Merci de votre attention


                           JB 2009

Contenu connexe

Tendances

Demarrage et variation_de_vitesse_prof
Demarrage et variation_de_vitesse_profDemarrage et variation_de_vitesse_prof
Demarrage et variation_de_vitesse_prof
Boubakri Mohamed
 
Variateur de vitesse electronique de puissance
Variateur de vitesse   electronique de puissanceVariateur de vitesse   electronique de puissance
Variateur de vitesse electronique de puissance
Boubakri Mohamed
 
Electricité : sécurité électrique (CM1)
Electricité : sécurité électrique (CM1)Electricité : sécurité électrique (CM1)
Electricité : sécurité électrique (CM1)
Christophe Palermo
 
Formulaire
Formulaire Formulaire
Formulaire
toumed
 

Tendances (20)

Le fonctionnement d'un transformateur
Le fonctionnement d'un transformateurLe fonctionnement d'un transformateur
Le fonctionnement d'un transformateur
 
Schéma éléctrique (www.livre-technique.com)
Schéma éléctrique (www.livre-technique.com)Schéma éléctrique (www.livre-technique.com)
Schéma éléctrique (www.livre-technique.com)
 
Le dimensionnement d'une batterie en installation solaire
Le dimensionnement d'une batterie en installation solaireLe dimensionnement d'une batterie en installation solaire
Le dimensionnement d'une batterie en installation solaire
 
Chapitre 2 electrotech mli
Chapitre 2 electrotech mliChapitre 2 electrotech mli
Chapitre 2 electrotech mli
 
Demarrage et variation_de_vitesse_prof
Demarrage et variation_de_vitesse_profDemarrage et variation_de_vitesse_prof
Demarrage et variation_de_vitesse_prof
 
Ener1 - CM2 - Triphasé
Ener1 - CM2 - TriphaséEner1 - CM2 - Triphasé
Ener1 - CM2 - Triphasé
 
Variateur de vitesse electronique de puissance
Variateur de vitesse   electronique de puissanceVariateur de vitesse   electronique de puissance
Variateur de vitesse electronique de puissance
 
Regime neutre
Regime neutreRegime neutre
Regime neutre
 
Chapitre IV : Les machines synchrones
Chapitre IV : Les machines synchronesChapitre IV : Les machines synchrones
Chapitre IV : Les machines synchrones
 
Exercices corriges en electricite triphase
Exercices corriges en electricite triphaseExercices corriges en electricite triphase
Exercices corriges en electricite triphase
 
Electricité : sécurité électrique (CM1)
Electricité : sécurité électrique (CM1)Electricité : sécurité électrique (CM1)
Electricité : sécurité électrique (CM1)
 
Cours du réseau électrique
Cours du réseau électriqueCours du réseau électrique
Cours du réseau électrique
 
Redresseurs
RedresseursRedresseurs
Redresseurs
 
Cours sur les énergies
Cours sur les énergiesCours sur les énergies
Cours sur les énergies
 
Formulaire
Formulaire Formulaire
Formulaire
 
Exercices-et-problemes-d-electrotechnique
Exercices-et-problemes-d-electrotechniqueExercices-et-problemes-d-electrotechnique
Exercices-et-problemes-d-electrotechnique
 
Télécharger Exercices corrigés sur le gradateur triphasé
Télécharger Exercices corrigés sur le gradateur triphaséTélécharger Exercices corrigés sur le gradateur triphasé
Télécharger Exercices corrigés sur le gradateur triphasé
 
Cours electronique puissance
Cours electronique puissanceCours electronique puissance
Cours electronique puissance
 
POSTES-HTA-BT SAE.pptx
POSTES-HTA-BT SAE.pptxPOSTES-HTA-BT SAE.pptx
POSTES-HTA-BT SAE.pptx
 
Chapitre V : Moteurs asynchrones
Chapitre V : Moteurs asynchronesChapitre V : Moteurs asynchrones
Chapitre V : Moteurs asynchrones
 

Similaire à Le transformateur de puissance

Chap_1_Redresseurs.ppt [Mode de compatibilité].pdf
Chap_1_Redresseurs.ppt [Mode de compatibilité].pdfChap_1_Redresseurs.ppt [Mode de compatibilité].pdf
Chap_1_Redresseurs.ppt [Mode de compatibilité].pdf
fadouamadarisse
 
La chute de tension électrique ⚡ .pdyhhhf
La chute de tension électrique ⚡ .pdyhhhfLa chute de tension électrique ⚡ .pdyhhhf
La chute de tension électrique ⚡ .pdyhhhf
abdeialiji1975
 
Electronique Analogique- Chapitre 1: Électronique Linéaire.
Electronique Analogique- Chapitre 1: Électronique Linéaire.Electronique Analogique- Chapitre 1: Électronique Linéaire.
Electronique Analogique- Chapitre 1: Électronique Linéaire.
bilal001
 
40872913 formulaire-de-rdm
40872913 formulaire-de-rdm40872913 formulaire-de-rdm
40872913 formulaire-de-rdm
Athanas Konin
 
chapitre_1_transistor_a_effet_de_champ.pdf
chapitre_1_transistor_a_effet_de_champ.pdfchapitre_1_transistor_a_effet_de_champ.pdf
chapitre_1_transistor_a_effet_de_champ.pdf
mouadbouaicha
 

Similaire à Le transformateur de puissance (20)

Chap_1_Redresseurs.ppt [Mode de compatibilité].pdf
Chap_1_Redresseurs.ppt [Mode de compatibilité].pdfChap_1_Redresseurs.ppt [Mode de compatibilité].pdf
Chap_1_Redresseurs.ppt [Mode de compatibilité].pdf
 
Alimentation (1)
Alimentation (1)Alimentation (1)
Alimentation (1)
 
Exos de logique séquentielle
Exos de logique séquentielleExos de logique séquentielle
Exos de logique séquentielle
 
leilclic153.pdf
leilclic153.pdfleilclic153.pdf
leilclic153.pdf
 
COURS NOTIONS DE BASE EN ÉLECTRICITÉ
COURS NOTIONS DE BASE EN ÉLECTRICITÉCOURS NOTIONS DE BASE EN ÉLECTRICITÉ
COURS NOTIONS DE BASE EN ÉLECTRICITÉ
 
La chute de tension électrique ⚡ .pdyhhhf
La chute de tension électrique ⚡ .pdyhhhfLa chute de tension électrique ⚡ .pdyhhhf
La chute de tension électrique ⚡ .pdyhhhf
 
Cours Ingénieurie Microondes( quadripole) (1).pdf
Cours Ingénieurie Microondes( quadripole) (1).pdfCours Ingénieurie Microondes( quadripole) (1).pdf
Cours Ingénieurie Microondes( quadripole) (1).pdf
 
Amplificateuroprationnel 150310093109-conversion-gate01
Amplificateuroprationnel 150310093109-conversion-gate01Amplificateuroprationnel 150310093109-conversion-gate01
Amplificateuroprationnel 150310093109-conversion-gate01
 
Amplificateur opérationnel
Amplificateur opérationnelAmplificateur opérationnel
Amplificateur opérationnel
 
Norton thevenin
Norton theveninNorton thevenin
Norton thevenin
 
Chapitre 2_ les capteurs passifs et leurs conditionneurs 2011-20122012.pdf
Chapitre 2_ les capteurs passifs et leurs conditionneurs 2011-20122012.pdfChapitre 2_ les capteurs passifs et leurs conditionneurs 2011-20122012.pdf
Chapitre 2_ les capteurs passifs et leurs conditionneurs 2011-20122012.pdf
 
Cm 1
Cm 1Cm 1
Cm 1
 
ÉLECTRONIQUE DE PUISSANCE.PPT
ÉLECTRONIQUE DE PUISSANCE.PPTÉLECTRONIQUE DE PUISSANCE.PPT
ÉLECTRONIQUE DE PUISSANCE.PPT
 
S08TRAN (1).PPT
S08TRAN (1).PPTS08TRAN (1).PPT
S08TRAN (1).PPT
 
Electronique Analogique- Chapitre 1: Électronique Linéaire.
Electronique Analogique- Chapitre 1: Électronique Linéaire.Electronique Analogique- Chapitre 1: Électronique Linéaire.
Electronique Analogique- Chapitre 1: Électronique Linéaire.
 
electronique de puissance
electronique de puissanceelectronique de puissance
electronique de puissance
 
40872913 formulaire-de-rdm
40872913 formulaire-de-rdm40872913 formulaire-de-rdm
40872913 formulaire-de-rdm
 
ELE2611 Classe 2 - Compléments sur les circuits dynamiques linéaires
ELE2611 Classe 2 - Compléments sur les circuits dynamiques linéairesELE2611 Classe 2 - Compléments sur les circuits dynamiques linéaires
ELE2611 Classe 2 - Compléments sur les circuits dynamiques linéaires
 
chapitre_1_transistor_a_effet_de_champ.pdf
chapitre_1_transistor_a_effet_de_champ.pdfchapitre_1_transistor_a_effet_de_champ.pdf
chapitre_1_transistor_a_effet_de_champ.pdf
 
cours-gratuit.com--id-11224-1.pdf
cours-gratuit.com--id-11224-1.pdfcours-gratuit.com--id-11224-1.pdf
cours-gratuit.com--id-11224-1.pdf
 

Le transformateur de puissance

  • 1. Le transformateur de puissance HT BT Chapitre 2 Par Jacques BOURBON JB 2009
  • 2. L’inventeur Lucien Gaulard (1850-1888), chimiste de formation et jeune électricien français, présente en 1882 à la Société française des Electriciens un «générateur secondaire », dénommé depuis « transformateur ». En 1884 Lucien Gaulard met en service une liaison de démonstration (133 Hz) alimentée par du courant alternatif sous 2000 volts et allant de Turin à Lanzo (80 km). La reconnaissance de Gaulard interviendra trop tardivement. Entre-temps, des brevets ont été pris aussi par d'autres, il finit ses jours dans un asile d'aliénés et on finit alors par admettre l'intérêt du transformateur qui permet d'élever la tension délivrée par un alternateur et facilite ainsi le transport de l'énergie électrique par des lignes à haute tension.
  • 3. Le principe Un transformateur est constitué d’un circuit magnétique, composé de tôles empilées les unes sur les autres. Sur une colonne de ce circuit magnétique est placé un enroulement réalisé par des spires de fils conducteur. Ce bobinage est appelé enroulement primaire du transformateur. Un second enroulement est bobiné sur le circuit magnétique, il est appelé enroulement secondaire du transformateur. La tension secondaire à vide est proportionnelle à la tension du primaire
  • 4. Les enroulements Dans la pratique les enroulements sont imbriqués l’un dans l’autre pour améliorer le rendement du transformateur Le transformateur est représenté dans les schémas électriques par le symbole suivant :
  • 5. Le triphasé En triphasé le circuit magnétique comporte généralement 3 colonnes. Sur chaque colonne, un enroulement primaire est imbriqué avec un enroulement secondaire. Les trois enroulements secondaires sont reliés ensemble par des barres de couplages. On fait de même pour les enroulements primaires.
  • 6. Les couplages triphasé Couplage Couplage Couplage triangle (D) étoile (Y) zigzag (Z) En couplage zigzag la tenue en régime déséquilibré est très bonne; ce couplage est préconisé pour des puissances inférieures à 250 kVA
  • 7. Les couplages en triphasé Il faut également coupler les enroulements. La circulation du courant nécessite un couplage des enroulements. Un transformateur comprend trois Par exemple, le couplage de type étoile, où chaque enroulement secondaire. par un Et trois enroulements est raccordé Par exemple primaire. enroulementsle couplage de type triangle, ou chaque enroulement est alimenté par deux conducteur commun. phases Ont peux éventuellement sortir un neutre n L1 Couplage Dyn L1 L1 L1 a L2primaire est Le Au secondaire d’un transformateur triphasé, alimenté par trois trois phases sont A disponibles B basse c en b phases en haute tension (400 V). tension (20 kV) L2 L3 L3 C L2 L3 Couplage L2 étoile Couplage delta L3 symbolisé symbolisé par la lettre D par la lettre y n
  • 8. L’indice horaire Si on compare la mesure d’angle Le couplage étoile triangle (Dy) sous la forme vectorielle, est Sur la plaque signalétique sont indiqués le couplage et l’indice horaire. représenté ainsi: en degré avec le système 330° 360° sexagésimal (base 60, les Ont dit alors que la phase 111 à 11 heures est 12 Dyn 11 heures), on a donc 360°/12h soit Chaque phase est décalée L1 30° par heure. de 120°, donc pour les trois phases on a 360° L1 Entre chaque phase il y a L’aiguille des un décalage de 120° soit heures d’une 4 heures. horloge fait le tour L2 du cadran en 12 heures. 9 3 L3 L2 8 4 L3
  • 10. Les compatibilités d’indices horaires Un transformateur Sont-ils compatibles ? existant Dyn11 L1 L2 L3 11 n On vérifie les tensions, et le sens du L2 champ tournant de chaque L1 Un nouveau transformateur vient s’ajouter transformateur. pour être raccordé en parallèle Et pourtant…… Dyn7 L2 L3 L1 L2 L1 L3 L3 n 7 Les deux transformateurs sont Les indices horaires 11,7 et 3 compatibles, mais en branchant sont compatibles. Mais pas avec les les phases L1 du Dyn11 avec autres indices ! L2 du Dyn7 …….
  • 11. Les groupes d’indices horaires Suivant leur déplacement angulaire, on peut classer les transfos triphasés en 4 groupes : 1. groupe de déplacement angulaire nul :  = 0 (à 2/3 près), indice horaire: 0 2. groupe de déplacement angulaire 180° (ou 60°) : indice horaire: 6 (ou 2, ou 10) 3. groupe de déplacement angulaire +30° indice horaire: 1 (ou 5) 4. groupe de déplacement angulaire -30° (ou + 330) indice horaire: 11 (ou 7)
  • 12. Conclusion Avant de raccorder deux transformateurs en parallèle, on vérifie : -Qu’ils ont la même puissance -Les mêmes tensions -Le même couplage Et des indices horaires compatibles du même groupe.
  • 13. Réglages en fonction de la tension HTA La tension au primaire influence la tension au secondaire : sur certains réseaux la tension du réseau de distribution HT A peut être inférieure à 20kV. Il est donc nécessaire de régler hors tension les barrettes de couplage en fonction du niveau de la tension au primaire.
  • 14. Réglage de tension par commutateur Les manœuvres des changeurs de prises ou de tension sont effectuées transformateur hors tension, et hors charge.
  • 15. Refroidissement des transformateurs Le passage du courant dans les bobinages du transformateur provoque un échauffement qui peut devenir nuisible pour le bon isolement de ses enroulements. Plusieurs procédés sont utilisés pour le refroidir : Les transformateurs Les transformateurs immergés, à refroidissement secs, à refroidissement par diélectrique liquide par air
  • 16. Transformateur de type immergé Les transformateurs immergés présentent des risques d'incendie et de pollution : un défaut interne peut provoquer une surpression entraînant une déformation de la cuve telle qu'il peut en résulter des fuites de diélectrique liquide et suivant les circonstances, son inflammation, voire l'explosion du transformateur. Les fuites de diélectrique liquide peuvent résulter également de joints défectueux de la cuve ou de rupture des canalisations. Les diélectriques liquides se répandant risquent d'occasionner une pollution de la nappe phréatique. En cas d'incendie ou de pyrolyse, ils dégagent des produits toxiques et génèrent des fumées opaques gênant l'intervention des secours.
  • 17. Les transformateurs respirants Pour permettre la dilatation du liquide sans risque de débordement, les premiers transformateurs comportaient un volume d'air entre la surface de l'huile et le couvercle. Lorsque le liquide revenait à son niveau initial, l'air ambiant reprenait sa place. Le transformateur "respirait". L'humidité de l'air ambiant se mélangeait à l'huile et, à la longue, se déposait au fond de la cuve (l'eau étant plus dense que l'huile, de masse spécifique 0,9). Rappelons qu'il suffit de 50 à 60 mg d'eau par litre d'huile pour abaisser de 50 % la rigidité diélectrique.
  • 18. Les transformateurs avec conservateur Pour limiter ces inconvénients, le transformateur est équipé d'un conservateur de volume tel que le contact air-huile soit localisé à l'intérieur d'un réservoir d'expansion . L'adjonction d'un dessiccateur permet de déshydrater l'air aspiré par le transformateur (équipé ou non d'un conservateur) . Cette conception est encore valable à condition que l'utilisateur change ou régénère périodiquement la matière asséchante contenue dans le dessiccateur (tous les huit mois)
  • 19. Exemple de transformateur avec conservateur
  • 20. Protection contrôle signalisation Relais de protection pour transformateur équipé d’un conservateur Le relais de protection BUCHHOLZ : En cas de dégagement gazeux provenant de la décomposition des isolants, un ou deux contacts peuvent fonctionner pour actionner l’alarme et déclencher la protection amont. En cas de fuite importante le basculement successif des 2 contacts assure la même protection.
  • 21. ERT étanche remplissage total Transformateurs à remplissage intégral : Le transformateur est rempli totalement à 20 °C environ (température des ateliers) et clos hermétiquement de façon à ne laisser aucun volume d'air en contact avec le liquide diélectrique . De ce fait, toute rentrée éventuelle d'humidité est éliminée et le principal facteur d'oxydation (l'oxygène de l'air) est également éliminé. L'appareil ne respirant plus et le liquide diélectrique se dilatant, une certaine surpression s'établit dans la cuve, surpression qui augmente avec la charge de l'appareil. Ce sont les plis de la cuve, dont la forme est spécialement étudiée, qui absorbent la dilation du liquide.
  • 22. Bloc de protection DGPT Dispositif automatique fonctionnant en cas d’émission anormale de gaz au sein du diélectrique liquide et provoquant la mise hors tension du matériel : en pratique ce dispositif est un bloc relais de type DMCR ou DGPT2 qui ferme un contact entraînant la mise hors tension par déclenchement de l’interrupteur de la cellule QM Pour fonctionner correctement le DGPT2 doit être entièrement rempli de diélectrique. C’est à dire que sa partie transparente doit être pleine d’huile : les 2 flotteurs noirs de l’appareil sont alors à leur position la plus haute.
  • 23. Exemple d’un ERT avec un DGPT
  • 24. Les contraintes des ERT Un transformateur immergé dans l’huile entraîne plusieurs mesures de protection imposées par la norme NF C 13-100, contre les risques d’épandage et d’inflammation : Si la puissance nominale unitaire de l’un des appareils est supérieure à 630 kVA, le DGPT2 s’impose, entraînant la mise hors tension de l’appareil. Si elle est inférieure ou égale à 630 kVA, le DGPT2 n’est pas obligatoire. La norme indique par ailleurs des précautions concernant le local ou l'emplacement quand la distance par rapport à tout autre bâtiment devient inférieure à 8 mètres : Environnement : Obligation d’une rétention totale du diélectrique (huile minérale ou silicone) pour la protection de l’environnement.
  • 25. Classification des diélectriques liquides Du point de vue de leur comportement au feu, les diélectriques liquides sont classés suivant deux caractéristiques : le point de feu et le pouvoir calorifique inférieur dont la combinaison permet de représenter de façon suffisamment complète le comportement au feu des produits. La norme NF C 17-300 classe ainsi les diélectriques liquides par une désignation comportant une lettre et un chiffre : -la lettre symbolise le point de feu : -Le chiffre caractérise le pouvoir calorifique inférieur : Classe Point feu Classe Pouvoir calorifique inférieur (Mj/kg) O <300 K >300 1 >42 2 32 à 42 L Non mesurable 3 <32
  • 26. Caractéristiques des diélectriques Huiles minérales: (O1) économiquement intéressant, mais ayant un point feu relativement bas ce qui peut entraîner certaine contraintes d’installation. Esters: (K2) organiques de synthèse, biodégradables, non toxiques et non polluants, ils présentent des points feux élevés (donc difficilement inflammables), et peuvent être utilisés à la place de l’huile minérale sans modifier la conception des transformateurs. Huiles silicones : (K3) ces diélectriques présentent eux aussi des points feux élevés, ils sont préconisés pour les ERT; toutefois cette solution reste très occasionnelle car économiquement peu intéressante (certaines caractéristiques physiques entraînant plusieurs adaptations techniques). Pyralènes: Les pyralènes, appelés également askarels, forment une famille de liquides constitués d'un mélange de polychlorobiphényles (PCB). Les pyralènes sont d'excellents diélectriques, leur principal avantage est leur ininflammabilité. Mais en cas d’incendie les PCB dégagent des produits toxiques, dioxines ou furanes, et polluent les nappes phréatiques. Ils sont interdits en France.
  • 27. Symboles du mode de refroidissement Le mode de refroidissement d’un transformateur est défini par 4 lettres.  la première indique le fluide de refroidissement INTERNE en contact avec les enroulements ; ainsi O correspond à l'huile (Oil en Anglais)  la seconde, le mode de circulation de ce fluide ; deux modes sont possibles  N pour ventilation Naturelle (Natural)  F pour ventilation Forcée (Forced)  la troisième, le fluide de refroidissement EXTERNE ; ainsi A correspond à Air  la quatrième, le mode de circulation de cet agent extérieur, de type N ou F. Seuls les transformateurs de type sec pour lesquels les parties actives sont directement refroidies par l’air extérieur sont définis par deux lettres.
  • 28. Exemples : Un transformateur dans l’huile minérale avec :  refroidissement naturel est de type ONAN  ajout de ventilateurs sur les radiateurs devient de type ONAF  fonctionnement possible avec ou sans ventilateur est de type ONAN/ONAF. Un transformateur sec enrobé avec :  refroidissement naturel est du type AN.  ajout de ventilateurs devient de type AF.
  • 29. Exemple d’un transformateur avec de l’huile minérale O1 et avec un refroidissement naturel de type ONAN
  • 30. Les transformateurs secs Les transformateurs secs ne présentent ni risque d'incendie ou de pollution chaude, ni risque de fuite. Par contre, ils présentent un certain nombre d'inconvénients : - nécessité d'un dépoussiérage fréquent sinon risque d'augmentation des échauffements ; - mise en œuvre d'une ventilation appropriée ; -nécessité d'une surveillance et d'un entretien régulier. Il existe deux types de transformateurs secs Classe F « enrobé » Classe H « imprégné »
  • 31. Les transformateurs secs Leur coût est plus élevé que celui d’un transformateur immergé dans l’huile, à puissance égale, mais ce choix supprime ou limite les contraintes d’installation. Le transformateur sec de type F0 nécessite une détection automatique d’incendie provoquant la mise hors tension du transformateur et le fonctionnement d’un dispositif d’extinction approprié. Un transformateur sec enrobé de classe F1 (exemple Trihal) limite l'inflammabilité par auto extinction du matériel employé et l’absence d’émissions toxiques et fumées opaques. Il affranchit de toute mesure de protection contre l’incendie. Ce type de transformateur est obligatoire pour utilisation dans un IGH. Un bornier de raccordement des sondes PTC au convertisseur électronique Z. Le bornier est équipé d’un connecteur débrochable. Les sondes PTC sont fournies raccordées au bornier fixé à la partie supérieure du transformateur.
  • 32. thermomètre à cadran Ce thermomètre permet d’indiquer la température du bobinage basse tension. Ce thermomètre est raccordé à une sonde PT 100 et est muni de 2 contacts inverseurs basculant sur 2 seuils de températures réglables (alarme : 140°C et déclenchement : 150°C). Cette protection thermique n'est pas appropriée pour le pilotage des ventilations.
  • 33. L’Icc aux bornes du transformateur La tension de court circuit (Ucc en %) L’intensité nominale du transformateur (In en Ampère) Pn In  U. 3 Pour le calcul de l’intensité de court circuit au niveau des bornes du transformateur, on utilise la relation suivante : In Icc  Ucc / 100 Pour un transformateur sec de 400kVA l’intensité de court circuit maximum est de 9,3 kA.
  • 34. Fin Merci de votre attention JB 2009