COURS 05 Page 14 Chapitre 5 Transformateurs Triphass

COURS 05 Page 14 Chapitre 5 - Transformateurs Triphasés 5. 1 - Constitution 5. 2 - Couplage des enroulements 5. 3 - Rapport de transformation et indice horaire 5. 4 - Couplage Zig. Zag 5. 5 - Schéma monophasé équivalent 5. 6 - Caractéristiques en charge 5. 7 - Charge monophasée au secondaire 1

Page 14 5. 1 -Constitution Transformateurs Triphasés Il est possible d ’utiliser 3 transformateurs monophasés identiques Primaire en étoile secondaire Les flux magnétiques 1, 2, 3 sont distincts et indépendants on dit qu ’il s ’agit d ’un transformateur triphasé à flux libres 2

Page 14 5. 1 -Constitution Transformateurs Triphasés Circuit magnétique triphasé à trois noyaux. HT BT BT HT On utilise souvent des circuits magnétiques à 3 noyaux, même si les tensions appliquées ne forment pas un système triphasé équilibré, on a obligatoirement : On dit qu ’il s ’agit d ’un transformateur à flux forcés 3

Page 14 5. 1 -Constitution Transformateurs Triphasés On utilise parfois des circuits magnétiques à 5 noyaux. Les 2 noyaux latéraux supplémentaires non bobinés forment un passage de réluctance faible pour le flux total, ce qui restitue une certaine indépendance aux flux 1, 2, 3 1 2 3 4

Page 14 3. 2 - Couplage des enroulements Transformateurs Triphasés L ’association d ’un mode de connexion du primaire avec un mode de connexion du secondaire caractérise un couplage du transformateur (Y Y par exemple). Pour représenter le schéma d ’un transformateur triphasé, on établit les conventions suivantes, on note par : A, B, C les bornes du primaire a, b, c les bornes du secondaire 5

Couplage étoile 5. 2 - Couplage des enroulements Page 14 Transformateurs Triphasés Il permet la sortie du point neutre très utile en B. T. 6

Couplage en triangle 5. 2 - Couplage des enroulements Page 14 Transformateurs Triphasés Les trois enroulements sont en série, pas de conducteur neutre. A B C 7

Couplage zig - zag 5. 2 - Couplage des enroulements Page 14 Transformateurs Triphasés Chaque enroulement comprend une demie bobine sur des noyaux différents. Les f. é. m. sont déphasées de 120° électriques. Avec ce type de couplage on obtient une meilleure répartition des tensions en cas de réseau déséquilibré côté B. T. 8

Couplage étoile zig - zag 5. 2 - Couplage des enroulements a A b B Page 14 Transformateurs Triphasés c C 9

Page 14 5. 3 - Rapport de transformation et indice horaire Transformateurs Triphasés Rapport de transformation Le rapport de transformation m est le rapport entre la tension secondaire à vide U 20 (ou V 20)et la tension primaire U 1 (ou V 1) 10

Indice horaire Page 14 5. 3 - Rapport de transformation et indice horaire A partir du couplage des enroulements primaire et secondaire du transformateur triphasé, il est possible de trouver son rapport de transformation et son indice horaire. On considère chaque noyau et les enroulements qu ’il porte comme un transformateur monophasé parfait puis on écrit la relation entre les tensions primaire et secondaire 11

Indice horaire Page 14 5. 3 - Rapport de transformation et indice horaire Selon le couplage choisi, le déphasage entre tensions phase-neutre homologues (Van et VAN par ex) est imposé. En triphasé, les déphasages obtenus sont nécessairement des multiples entiers de 30° ( /6). 12

Indice horaire Page 14 5. 3 - Rapport de transformation et indice horaire En posant l ’angle entre Van et VAN , l ’indice horaire est donc le nombre entier n tel que = n. /6, avec positif, Van étant toujours prise en retard sur VAN. varie de 0 à 330°, donc n varie de 0 à 11 VAN = aiguille des minutes placée sur 12 Van = aiguille des heures placée sur n 13

Page 14 5. 3 - Rapport de transformation et indice horaire Transformateurs Triphasés Indice horaire Si OA est la grande aiguille (minutes) d ’une montre, o a la petite aiguille (heures)de cette montre, ici la montre affiche 6 heures, d ’où Yy 6. A b C c a B 14

Page 15 EXO 17 5. 3 - Rapport de transformation et indice horaire a A b B Transformateurs Triphasés c C 15

EXO 17 5. 3 - Rapport de transformation et indice horaire Page 15 Transformateurs Triphasés a A b c B 16 C

EXO 18 5. 4 - Couplage zigzag a A b B Transformateurs Triphasés c C 17

EXO 18 5. 4 - Couplage zigzag Page 15 Transformateurs Triphasés A B C 18

Page 16 5. 5 Schéma équivalent au transformateur dans l ’hypothèse de Kapp Pertes fer Transformateurs triphasés Puissance magnétisante 19

Page 16 5. 5 Schéma équivalent Transformateurs Triphasés 20

Page 16 Page 32 5. 6 - Chute de tension au secondaire Fonctionnement en charge soit 21

Page 16 5. 6 Fonctionnement en charge Transformateurs Triphasés Le rendement 22

Exo 19 5. 7 Charge monophasé au secondaire Page 16 Transformateurs Triphasés Charge A B a b C N c N 23

Exo 19 Page 16 Transformateurs Triphasés 5. 7 Charge monophasé au secondaire a b c A a B b C c On trouve: 24

Exo 19 Page 16 Transformateurs Triphasés 5. 7 Charge monophasé au secondaire On trouve: A B C 25

ASPECTS TECHNIQUES Surintensité lors de mise sous tension Le cas le plus défavorable est l ’enclenchement sous tension nulle u i La forme de ce courant résulte de la courbe du flux magnétique à partir des valeurs de appliquée. la tension 26

ASPECTS TECHNIQUES Section des colonnes Circuit magnétique Son rôle essentiel est de canaliser le flux et de présenter le minimum de pertes par hystérésis et courant de Foucault. Section carré Section à 1 gradin Section à 2 gradin Pour avoir une meilleure utilisation du fer on se rapproche d ’une section circulaire, en utilisant des architectures en gradins. 27

ASPECTS TECHNIQUES Bobinage des enroulements Bobinage concentrique 1 1 Enroulement BT prés du fer disposé sur un cylindre isolant 2 Enroulement HT à l ’extérieur pour faciliter l ’isolation. 3 Cylindres isolants servant d ’isoler et du support aux bobinages. 2 3 28

ASPECTS TECHNIQUES Bobinage des enroulements Bobinage mixte 1 2 3 1 Enroulement BT en tonneau 2 Enroulement HT en galette 3 Séparations isolantes 29

ASPECTS TECHNIQUES Bobinage des enroulements Bobinage alterné en galette 1 2 1 Galettes BT 2 Galettes HT Les galettes HT et BT sont alternés, l ’empilage est terminé par les galettes BT plus facile à isoler du circuit magnétique 30

ASPECTS TECHNIQUES NORMALISATION 1érelettre: Nature du diélectrique O: Huile minérale; L: Diélectrique chloré; G: Gaz A: Air; S: Isolant solide. 2émelettre: Mode de circulation du diélectrique N: Nature; F: Forcé; D: Forcé et dirigé dans les enroulements. 3émelettre: Agent extérieur de refroidissement 4émelettre: Mode de circulation de l ’agent de refroidissement. 31

ASPECTS TECHNIQUES 32

ASPECTS TECHNIQUES Transformateur d ’interconnexion de réseau 33

ASPECTS TECHNIQUES Circuit magnétique de transformateur triphasé à 3 colonnes 34

ASPECTS TECHNIQUES Circuit magnétique de transformateur à 5 colonnes 450 MVA, 18/161 k. V 35

ASPECTS TECHNIQUES Transformateur triphasé 450 MVA, 380 k. V 36

ASPECTS TECHNIQUES Transformateur triphasé 250 MVA, 735 k. V 37

ASPECTS TECHNIQUES 15 MVA, 11000 V/2968 V, Dy 1/Dd 0, 50 Hz, 30 tonnes 38

Exercice 230 V / 24 V - 50 Hz - 1000 VA. 25. 44 V Un essai en court-circuit est réalisé sous tension réduite et on mesure au primaire : 13. 11 V – 3. 7 A – 21. 68 W 39

Exercice b) Déterminez l’expression de chaque élément du schéma équivalent et calculez sa valeur. 40

Corrigé a) SCHEMA EQUIVALENT SIMPLIFIE DU TRANSFORMATEUR 41

Corrigé LES ELEMENTS DU SCHEMA EQUIVALENT DU TRANSFORMATEUR 42

Corrigé LES ELEMENTS DU SCHEMA EQUIVALENT DU TRANSFORMATEUR 43

Corrigé 44

Corrigé 45

Corrigé 46

Corrigé 47

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