L’énergie électrique est très essentielle dans la vie de l’homme. Pour que cette énergie soit directement utilisable, il faut la transporter et la transformer. Dans un réseau électrique les générateurs de la centrale fournissent des tensions pouvant atteindre plusieurs volts. Des tensions très élevées ne sont pas souhaitables en raison des difficultés d’isolation et des dangers provoqués par d’éventuelles coupures d’électricité. Cette tension est augmentée au moyen de transformateurs pour les lignes de haute et de très haute tension (la très haute tension est à 225 et 400 kV ; la haute tension est à 45, 63 et 90 kV). À la centrale auxiliaire, la tension est abaissée pour un transfert ultérieur sur le réseau de transport moyenne tension (20 kV). La tension est abaissée par des transformateurs à n’importe quel niveau de distribution. Ainsi, chaque phase du réseau peut fonctionner à la tension et aux courants appropriés.
Le transformateur de puissance joue alors un très grand rôle dans le réseau électrique, son entretien et sa réparation demandent des travaux très importants. La construction des transformateurs suit exactement l’évolution de la technologie moderne.
GENERALITES SUR LE CALCUL DES TRANSFORMATEURS
HISTORIQUE
Les électriciens russes R. Yablotchkoc, I. Oussaguine et M. DolivoDobrovolski ont mis au point un transformateur triphasé pour le transport d’énergie électrique. Depuis la fin du XIXeme siècle, le transformateur sec a été progressivement remplacé par le transformateur à bain d’huile. Les avaries qui se produisaient au début parce qu’on ne savait pas protéger l’huile contre l’action oxydante de l’air ont été éliminées grâce aux conservateurs d’huile mis en service au début de ce siècle.
L’utilisation de l’acier allié dit : acier transformateur a eu une grande influence sur le développement des transformateurs. On constate que, durant sept ans d’utilisation, le poids de l’acier d’un transformateur dans l’huile a diminué de plus de deux fois et le poids de cuivre a diminué de 40% pour le même rendement, même pour un rendement supérieur. Et après, le poids des matériaux actifs des transformateurs a continué de diminuer et actuellement, on envisage de nouvelles perspectives dans ce domaine vu l’emploi de l’acier laminé à froid.
Il existe différents types de transformateurs mais notre étude concerne les transformateurs de puissance car il présente de plus grands intérêts vu le développement de l’interconnexion des réseaux.
La construction et l’utilisation de puissants transformateurs ont posé à l’industrie plusieurs problèmes :
•refroidissement,
•protection contre les surtensions,
•isolation.
DEFINITION
Principale définition :
Le transformateur est un appareil électromagnétique statique destiné à transformer un courant alternatif primaire en un autre courant secondaire de même fréquence ayant dans le cas général d’autres caractéristiques, en particulier, une autre tension et un autre courant.
Rôle :
Le transformateur permet d’obtenir un changement de tenson alternative avec un excellent rendement. Dans les grands transformateurs, les pertes n’atteignent pas 1 % de la puissance transformée.
Nécessité :
Le transport d’énergie électrique ne peut s’effectuer qu’à haute tension ; il faudra donc élever la tension fournie par les générateurs avant de transporter l’énergie. D’autre part il faudra aussi abaisser la tension avant de distribuer l’énergie. Les transformateurs sont également utilisés pour isoler les circuits électriques les uns des autres, car seul un couplage magnétique subsiste entre eux.
Bobinage :
Les nombres de spires sont différents ; l’enroulement qui en comporte le plus et qui est connecté au réseau à tension plus élevée est appelé : enroulement de haute tension (HT) ; l’enroulement qui a du fil plus fin que l’autre enroulement et qui est connecté au réseau de tension inférieure est appelé : enroulement de basse tension (BT).Les bobinages sont exécutés avec du Cuivre(Cu) ou Aluminium(AI) de grande pureté. Chaque conducteur est constitué par un ruban de Cu ou AI méplat, avec angles arrondis pour éviter une concentration du champ électrique, et enrubanné par plusieurs couches de papier à longues fibres. La couche extérieure est constituée par un papier d’épaisseur et joue un rôle de protection. Les différents enroulements sont disposés concentriquement ou alternativement autour des noyaux magnétiques.
Nomination :
Conformément aux appellations des enroulements, toutes les grandeurs qui se rapportent à l’enroulement primaire (respectivement secondaire) par exemple la puissance, le courant, la résistance, la tension… sont également appelées primaires (respectivement secondaires) et porteront l’indice 1 (respectivement 2) .
Les grandeurs nominales :
Généralement les grandeurs nominales des transformateurs (puissance, tension, courant, fréquence…) sont indiquées sur la plaque signalétique. Mais le terme «nominale » peut être appliqué également aux grandeurs qui ne sont pas indiquées sur la plaque signalétique c’est-à-dire qui se rapportent au régime nominal : rendements nominaux, conditions nominales de température du milieu de refroidissement…
Les grandeurs nominales qu’on peut trouversurla plaque signalétique
•puissance nominale (exprimée en KVA),
•tension primaire nominale,
•tension secondaire nominale
•courants nominaux primaire et secondaire,
•fréquence nominale.
Les différents types de transformateurs :
On distingue plusieurs types de transformateurs :
– les transformateurs de puissance pour le transport et la distribution de l’énergie électrique ;
– les autotransformateurs pour le couplage des réseaux interconnectés de différentes tensions et pour la mise en marche des moteurs à courant alternatif ;
– les transformateurs destinés à alimenter les installations à convertisseurs statiques pour la transformation des courants alternatifs en courant continu ou l’inverse ;
– les transformateurs d’essai destinés aux essais sous haute tension et très haute tension ;
– les transformateurs de puissance spéciaux : pour l’alimentation des fours électriques, transformateurs de soudage… ;
– les transformateurs de mesure du courant et de la tension pour le branchement des appareils de mesure ;
– les transformateurs utilisés en radiotechnique..
Les dispositifs et la construction de différents types de transformateurs sont assez divers en fonction des paramètres et de la destination des appareils. Les domaines d’utilisation sont très vastes. Mais les phénomènes à la base du fonctionnement d’un transformateur ainsi que les méthodes d’étude de ces phénomènes sont pratiquement les mêmes.
INTRODUCTION |
