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Transformateur 3 Ph 1

CHAPITRE 3

Transformateurs triphasés

Gérard-André CAPOLINO


Transformateur

Transformateurs triphasés• Les transformateurs triphasés peuvent être construit par:

– le couplage de trois transformateurs monophasés– utilisation d’un circuit magnétique à trois ou cinq colonnes

• Les couplages usuels des transformateurs triphasés sont:

– étoile / étoile utilisation variée dans les cas déséquilibrés – étoile / triangle abaisseur pour la distribution

– triangle / triangle utilisé en moyenne tension

– triangle / étoile élévateur dans une centrale de production• Dans la plupart des cas le neutre est à la terre


TransformateurTransformateurs triphasésAnalyse du couplage étoile/triangle

A B C

a b c

NVAN

Vab

VB N

Vbc Vca

VC N

• Chaque colonne a un primaire et un secondaire

• Les tensions et les courants sont en phase sur une mêmecolonne

• La tension phase-neutre du primaire génère la tension entre phase du secondaire


Transformateur

Transformateurs triphasésAnalyse du couplage étoile/triangle (courants)

IA

IC

IB

N

IAN

IBN

ICN

Iac

Icb

Iba

Ic

Ia

Ib


Transformateur

Transformateurs triphasésAnalyse du couplage étoile/triangle (tensions)

VA B

VC A

N

VA N

VB N

VC N

Vca

Vbc

Vab

Vca

Vab

A

B

C

a

b

c

VB C Vbc


Transformateur

Transformateurs triphasésAnalyse du couplage étoile/triangle

• Donnons un exemple. Un transformateur triphasé étoile/triangle est donné pour une puissance de 50 MVA, 400kV/ 63kV (entre phases) et il est chargé de façonnominale avec un facteur de puissance 0.8 AR

• Construction du diagramme vectoriel

• Calcul des courants et des tensions

VAB

VCA

VBC

VAN

VCN

VBN 30o

Diagramme vectoriel• La tension primaire entre

phases VAB est choisie commeorigine des phases

Vca

VabVbc


Transformateur

Transformateurs triphasésAnalyse du couplage

étoile/triangle• Les tensions primaires entre

phases sont:VAB = U 0o = 400 0o

VBC = U -120o = 400 -120o

VCA = U - 240o = 400 -240o

• Les tensions primaires entrephases et neutre sont:

VAN = V -30o = 231 -30o

VBN = V -150o = 231 -150o

VCN = V +90o = 231 +90o

Tensions• Amplitude des tensions

primaires

U = 400kV entre phases

VLN = 400 / 3 =231kV phase-neutre

• La tension primaire de 231kV entre phase et neutre donne une tension entre phases de 63kV au secondaire à cause du couplage triangle

• VAN est en phase avec Vab

• Rapport de transformation: a =231 / 63 =3.67

• V/a = 231/3.67 =63kV


Transformateur

Transformateur triphasésAnalyse du couplage

étoile/triangle• Les tensions entre phases au

secondaire sont:Vab = V/a -30o = 63 -30o

Vbc = V/a -150o = 63 -150o

Vca = V /a +90o = 63 +90°

CourantsAmplitude des courants primaires:

IP =50 MVA/ 3 400kV=72.17ADéphasage (phase A)

Φ = -acos (0.8)-30o = -66.87o

CourantsLe courant primaire est en retard

par rapport à la tension VAN

• Amplitude des courantssecondaires:

a IP= 3.67*72.17= 264.6 A

• Déphasage: Le courant de phase secondaire ( Iab ) est en phase avec le courant primaire:

Iab =264.6 -66.87o A • Courant de ligne secondaire:

Ia = Iab - Ica = 3 264.6 - 96.7o

= 458.3A -96.7o


Transformateur

Transformateurs triphasésAnalyse du couplage étoile/triangle

N

Iab= 264 -67

Vab= 63 -30

A

C

B

a

b

c

Ia = Ia b - Ia c = 458 -97

VAB = 400 0

VA N= 231 -30

IA = 72 -67

Ic a= 264 -197


TransformateurConstruction des transformateursCircuit magnétique• Le circuit magnétique est fait de

fines toles de fer au silicium ( tenure 2 à 3 %)

• Les toles sont découpées et superposées à la presse les unes sur les autres

• La superposition est faite de manière à éliminer les entrefers

• Le noyau est assemblé et maintenu par une carcasse isolante

Bobines

Noyaux

Pièce

Circuit magnétique


Transformateur

Construction des transformateursBobinage• Le bobinage est réalisé en fils de

cuivre (ou d’aluminium) isolés avec des matériaux (papier, vernis, kevlar, mylar,…)

• Un bobinage est usiné en plusieurscouches et l’isolement est fait entreles diverses couches

• Le primaire et le secondaire sont placés l’un sur l’autre mais isolés entre des couches d’isolant

• Les bobinages sont séchés sous vide et imprégnés de vernis pour réduire l’oxydation

Bobinage d’un petit transformateur

Circuits magnétiquesHT

HT BTBT


Transformateur

Construction des transformateursNoyau magnétiqueLe circuit magnétique d’un

transformateur triphasé a en général trois colonnes

• Un bobinage de phase est placésur chaque colonne

• Les bobinages primaire et secondaire sont placés un sur l’autre et isolé entre eux

• Les transformateurs de grande taille utilisent des bobinages par couches

Noyau de transformateur triphasé

A B C


Transformateur

Construction des transformateurs• Les bobines isolées et vernies

sont placées dans un réservoir métallique

• Le réservoir est rempli sous vide par une huile isolante

• Les extrémités des bobines sontconnectées aux borniers

• L’huile circule grâce à despompes et passe dans les radiateurs

Transformateur triphasé à huile


TransformateurConstruction des transformateurs• Le tranformateur est équipé de

radiateurs refroidis par ventilation forcée

• Les ventilateurs sont installéssous les radiateurs

• Les borniers de grandes tailles permettent la connection au réseau

• L’huile circule grâce à des pompes

• La température de l’huile et sapression sont mesurées pour prédire les performances du transformateur

Grand transformateur à huile


Transformateur

Construction des transformateurs• Les transformateurs de type sec

sont utilisés en BT et MT

• Les enroulements sont séchéssous vide avant imprégnation

• Les enroulements sont isolésavec de la résine epoxy

• La figure montre un transformateur triphasé de type sec

Transformateur de type sec


TransformateurConstruction des transformateurs• La figure montre la section d’un

transformateur de distribution monophasé

• Le transformateur est placé dansun réservoir métallique remplid’huile

• Le noyau de fer est maintenu par une ceinture isolante

• Les enroulements sont séparésapr des tubes isolants

• La circulation d’huile entreprimaire et secondaire estassurée par des conduits

Transformateur monophasé à huile


TransformateurConstruction des transformateurs

• Les bornes isolantes sontréalisées avec un isolateur en porcelaine percé

• L’isolateur a une surface pertrubé pour accroitre le trajetde fuite et la tension d’amorçagesous foudre

• Une barre de cuivre oud’aluminium traverse la porcelaine

• L’isolateur est rempli avec l’huiledu transformateur pour améliorerl’isolement

Borne isolante 15 kV

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