Généralités sur le transformateur à trois enroulements

Définitions – Principe de fonctionnement

Le transformateur est un convertisseur statique, à induction électromagnétique, qui transforme un système de tensions et de courants alternatif en un ou plusieurs systèmes de tensions et de courants, de même fréquence, mais de valeurs différentes. Les transformateurs varient suivant la puissance distribuée par celui-ci et son mode de fonctionnement. On distingue :
◆ Transformateurs de distribution : ils présentent une large gamme de puissance.
◆ Transformateurs spéciaux : le transformateur d’essais et les transformateurs de mesures d’intensité et de tension.

Constitution

Le transformateur de puissance comporte deux parties essentielles :
◆ La partie active.
◆ La partie constructive.

Partie active

Elle est constituée d’un circuit magnétique et de trois enroulements.

Circuit magnétique
Les circuits magnétiques sont toujours des assemblages de tôles fines disposées dans un même plan, parallèlement et perpendiculaire les unes aux autres. La fonction principale des circuits magnétiques est de canaliser le flux magnétique et sert comme support aux enroulements. Le circuit magnétique comporte trois colonnes réunies par deux culasses. Il est réalisé conformément au cahier des charges, par empilage des tôles de 0.30 mm d’épaisseur obtenues à partir d’un alliage ferro-silicium à grains orientés, laminées à froid et isolées par une très mince couche de carlite.

Les enroulements
Les enroulements du transformateur sont les parties qui assurent, grâce aux phénomènes de l’induction électromagnétique, le transfert de puissance entre l’enroulement primaire et les enroulements secondaires En générale, les enroulements doivent répondre aux exigences suivantes :
– Résister aux contraintes mécaniques.
– Résister aux contraintes thermiques.
– Résister aux contraintes électriques (isolation).
– Etre économique.
On constate trois types d’enroulements, qui sont déterminés en fonction de la puissance et tension imposées par le cahier des charges, à savoir :
– Enroulement concentrique en couche (en fil rond vernis).
– Enroulement concentrique en méplat isolé au papier.
– Enroulement concentrique alterné en méplat isolé au papier.
– Enroulement concentrique à galette en fil rond isolé au papier.

Partie constructive

Le transformateur comprend, en plus de la partie active, une série d’éléments mécaniques qu’on appelle pièces constructives, destinées à l’isolation électrique entre les enroulements, à la fixation et au refroidissement de la partie active qui se compose de :

La cuve et le couvercle
Le rôle de la cuve est de servir de contenant au diélectrique liquide, de support et de protection mécanique à la partie active. Elle permet également l’évacuation de la chaleur. Le couvercle assure la fermeture de la cuve, d’où la nécessité d’un joint étanche, par ailleurs il sert de support aux accessoires suivants :
– Les traversées.
– Le relais Buchholz.
– L’indicateur de niveau d’huile.
– Le commutateur de réglage.
– L’assécheur.
– La poche de thermomètre pour la fixation d’un appareil de surveillance de la température.

Les traversées
Les traversées ont pour rôle d’assurer, à travers le couvercle, la liaison électrique entre les extrémités des enroulements d’une part, et les lignes d’arrivées et de départ d’autre part, dont leurs rôles est :
– La résistance aux efforts mécanique.
– L’isolement de la connexion par rapport au couvercle.
– La bonne répartition du champ électrique.
– la fixation étanche et robuste sur le couvercle.

Le liquide diélectrique 

C’est un mélange d’hydrocarbures provenant de la distillation du pétrole brut, après extraction des produits volatiles. On obtient ainsi l’huile pour transformateurs, qui est un liquide dont l’immersion de la partie active présente non seulement l’avantage d’une meilleure isolation, mais aussi celui de la facilité de refroidissement par circulation naturelle de l’huile.