5.1- Constitution

1. COURS 05 Page 14 Chapitre 5-Transformateurs Triphasés Transformateurs Triphasés 5.1- Constitution 5.2- Couplage des enroulements 5.3- Rapport de transformation et indice horaire 5.4- Couplage ZigZag 5.5 - Schéma monophasé équivalent 5.6 - Caractéristiques en charge 5.7 - Charge monophasée au secondaire

2. secondaire Primaire en étoile Page 14 5.1-Constitution Transformateurs Triphasés Il est possible d ’utiliser 3 transformateurs monophasés identiques Les flux magnétiques 1, 2, 3 sont distincts et indépendants on dit qu ’il s ’agit d ’un transformateur triphasé à flux libres

3. BT BT BT HT HT HT BT BT BT HT HT 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 : Page 14 5.1-Constitution Transformateurs Triphasés Circuit magnétique triphasé à trois noyaux. On dit qu ’il s ’agit d ’un transformateur à flux forcés

4. 3 2 1 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

5. 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

6. Couplage étoile étoile Page 14 5.2- Couplage des enroulements Transformateurs Triphasés Il permet la sortie du point neutre très utile enB.T.

7. A B C Couplage en triangle Page 14 5.2- Couplage des enroulements Transformateurs Triphasés Les trois enroulements sont en série, pas de conducteur neutre.

8. Couplage zig - zag Page 14 5.2- Couplage des enroulements 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.

9. c a b A B C Couplage étoile zig - zag Page 14 5.2- Couplage des enroulements Transformateurs Triphasés

10. 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 U20 (ou V20)et la tension primaire U1 (ou V1)

11. 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

12. 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).

13. 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

14. 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 Yy6. A b c a B C Page 14 5.3- Rapport de transformation et indice horaire Transformateurs Triphasés Indice horaire

15. A B C b c a Page 15 EXO 17 5.3- Rapport de transformation et indice horaire Transformateurs Triphasés

16. A B C b c a Page 15 EXO 17 5.3- Rapport de transformation et indice horaire Transformateurs Triphasés

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

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

19. Pertes fer Puissance magnétisante Page 16 5.5 Schéma équivalent au transformateur dans l ’hypothèse de Kapp Transformateurs triphasés

20. Page 16 5.5 Schéma équivalent Transformateurs Triphasés

21. soit soit Page 16 Page32 5.6- Chute de tension au secondaire Fonctionnement en charge

22. Page 16 5.6 Fonctionnement en charge Transformateurs Triphasés Le rendement

23. Charge A a B b C c N N Exo 19 Page 16 5.7 Charge monophasé au secondaire Transformateurs Triphasés

24. a A a b B b C c c On trouve: Exo 19 Page 16 5.7 Charge monophasé au secondaire Transformateurs Triphasés

25. A B C Exo 19 Page 16 5.7 Charge monophasé au secondaire Transformateurs Triphasés On trouve:

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

27. Section à 1 gradin Section carré Section à 2 gradin 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. Pour avoir une meilleure utilisation du fer on se rapproche d ’une section circulaire, en utilisant des architectures en gradins.

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

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

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

31. 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. ASPECTS TECHNIQUES NORMALISATION 3émelettre: Agent extérieur de refroidissement 4émelettre: Mode de circulation de l ’agent de refroidissement.

32. ASPECTS TECHNIQUES

33. ASPECTS TECHNIQUES Transformateur d ’interconnexion de réseau

34. ASPECTS TECHNIQUES Circuit magnétique de transformateur triphasé à 3 colonnes

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

36. ASPECTS TECHNIQUES Transformateur triphasé 450 MVA, 380 kV

37. ASPECTS TECHNIQUES Transformateur triphasé 250 MVA, 735 kV

38. ASPECTS TECHNIQUES 15 MVA, 11000V/2968V, Dy1/Dd0, 50 Hz, 30 tonnes

39. 25.44 V Exercice 230 V / 24 V - 50 Hz - 1000 VA. Un essai en court-circuit estréalisé sous tension réduite et on mesure au primaire : 13.11 V – 3.7 A – 21.68 W

40. Exercice b) Déterminezl’expression de chaqueélémentduschéma équivalent et calculezsavaleur.

41. Corrigé a) SCHEMA EQUIVALENT SIMPLIFIE DU TRANSFORMATEUR

42. LES ELEMENTS DU SCHEMA EQUIVALENT DU TRANSFORMATEUR Corrigé

43. LES ELEMENTS DU SCHEMA EQUIVALENT DU TRANSFORMATEUR Corrigé

44. Corrigé

45. Corrigé

46. Corrigé

47. Corrigé