Circuits de transformateurs triphasés

Étant donné que le triphasé est si souvent utilisé pour les systèmes de distribution d'énergie, il est logique que nous ayons besoin de transformateurs triphasés pour pouvoir augmenter ou diminuer les tensions.

Ce n'est que partiellement vrai, car les transformateurs monophasés ordinaires peuvent être regroupés pour transformer l'alimentation entre deux systèmes triphasés dans une variété de configurations, éliminant ainsi le besoin d'un transformateur triphasé spécial.

Cependant, des transformateurs triphasés spéciaux sont conçus pour ces tâches et sont capables de fonctionner avec moins de matériaux, moins de taille et moins de poids que leurs homologues modulaires.

Bobinages et connexions de transformateur triphasé

Un transformateur triphasé est composé de trois ensembles d'enroulements primaires et secondaires, chaque ensemble enroulé autour d'une branche d'un noyau de fer. Essentiellement, cela ressemble à trois transformateurs monophasés partageant un noyau joint comme dans la figure ci-dessous.

Le noyau de transformateur triphasé a trois ensembles d'enroulements.

Ces ensembles d'enroulements primaires et secondaires seront connectés dans des configurations Δ ou Y pour former une unité complète. Les différentes combinaisons de manières dont ces enroulements peuvent être connectés ensemble seront au centre de cette section.

Que les ensembles d'enroulements partagent un noyau commun ou que chaque paire d'enroulements soit un transformateur séparé, les options de connexion des enroulements sont les mêmes :

Primaire - Secondaire

• O - O
• O - Δ
• Δ - Oui
• Δ - Δ

Les raisons du choix d'une configuration Y ou pour les connexions d'enroulement de transformateur sont les mêmes que pour toute autre application triphasée :les connexions Y offrent la possibilité de tensions multiples, tandis que les connexions Δ bénéficient d'un niveau de fiabilité les deux autres peuvent toujours maintenir des tensions de ligne complètes à la charge).

L'aspect probablement le plus important de la connexion de trois ensembles d'enroulements primaires et secondaires pour former une banque de transformateurs triphasés est de prêter attention à la mise en phase correcte des enroulements (les points utilisés pour indiquer la « polarité » des enroulements).

Rappelez-vous les relations de phase appropriées entre les enroulements de phase de et Y :(Figure ci-dessous)

(Y) Le point central du « Y » doit lier soit tous les « - » soit tous les « + » points d'enroulement ensemble. (Δ) Les polarités de bobinage doivent s'empiler de manière complémentaire (+ à -).

Obtenir ce phasage correct lorsque les enroulements ne sont pas affichés dans une configuration Y ou Δ régulière peut être délicat. Permettez-moi d'illustrer, en commençant par la figure ci-dessous.

Entrées A₁ , B₁ , C₁ peut être câblé soit en « Δ » soit en « Y », tout comme les sorties A₂ , B₂ , C₂ .

Câblage de phase pour le transformateur « Y-Y »

Trois transformateurs individuels doivent être connectés ensemble pour transformer la puissance d'un système triphasé à un autre. Tout d'abord, je vais montrer les connexions de câblage pour une configuration Y-Y :

Câblage de phase pour transformateur « Y-Y ».

Notez dans la figure ci-dessus comment toutes les extrémités d'enroulement marquées de points sont connectées à leurs phases respectives A, B et C, tandis que les extrémités sans points sont connectées ensemble pour former les centres de chaque « Y ».

Le fait d'avoir des ensembles d'enroulements primaires et secondaires connectés en formations « Y » permet l'utilisation de conducteurs neutres (N₁ et N₂ ) dans chaque système d'alimentation.

Câblage de phase pour le transformateur « Y-Δ »

Voyons maintenant une configuration Y-Δ :

Câblage de phase pour transformateur « Y-Δ ».

Notez comment les enroulements secondaires (ensemble inférieur, figure ci-dessus) sont connectés en chaîne, le côté « point » d'un enroulement connecté au côté « non-point » du suivant, formant la boucle .

À chaque point de connexion entre les paires d'enroulements, une connexion est établie avec une ligne du deuxième système d'alimentation (A, B et C).

Câblage de phase pour le transformateur « Δ-Y »

Examinons maintenant un système Δ-Y dans la figure ci-dessous.

Câblage de phase pour transformateur « Δ-Y ».

Une telle configuration (figure ci-dessus) permettrait la fourniture de plusieurs tensions (ligne à ligne ou ligne à neutre) dans le deuxième système d'alimentation, à partir d'un système d'alimentation source n'ayant pas de neutre.

Câblage de phase pour le transformateur « Δ-Δ »

Et enfin, passons à la configuration Δ-Δ :

Câblage de phase pour transformateur « Δ-Δ ».

Lorsqu'il n'y a pas besoin d'un conducteur neutre dans le système d'alimentation secondaire, les schémas de connexion Δ-Δ (Figure ci-dessus) sont préférés en raison de la fiabilité inhérente de la configuration Δ.

Câblage de phase pour transformateur « V » ou « open-Δ »

Considérant qu'une configuration Δ peut fonctionner de manière satisfaisante sans un enroulement, certains concepteurs de systèmes d'alimentation choisissent de créer un banc de transformateurs triphasé avec seulement deux transformateurs, représentant une configuration Δ-Δ avec un enroulement manquant à la fois du côté primaire et du côté secondaire :

« V » ou « open-Δ » fournit une alimentation de 2 φ avec seulement deux transformateurs.

Cette configuration est appelée « V » ou « Open-Δ ». Bien sûr, chacun des deux transformateurs doit être surdimensionné pour gérer la même quantité de puissance que trois dans une configuration Δ standard, mais la taille globale, le poids et les avantages en termes de coût en valent souvent la peine.

Gardez à l'esprit, cependant, qu'avec un jeu d'enroulements manquant dans la forme , ce système n'offre plus la tolérance aux pannes d'un système Δ-Δ normal. Si l'un des deux transformateurs tombait en panne, la tension et le courant de charge seraient définitivement affectés.

Exemple réel

La photographie suivante (figure ci-dessous) montre une banque de transformateurs élévateurs au barrage hydroélectrique de Grand Coulee dans l'État de Washington.

Plusieurs transformateurs (de couleur verte) peuvent être vus de ce point de vue, et ils ont été regroupés par trois :trois transformateurs par générateur hydroélectrique, câblés ensemble dans une certaine forme de configuration triphasée.

La photographie ne révèle pas les connexions des enroulements primaires, mais il semble que les secondaires soient connectés dans une configuration en Y, c'est qu'il n'y a qu'un seul gros isolant haute tension qui dépasse de chaque transformateur.

Cela suggère que l'autre côté de l'enroulement secondaire de chaque transformateur est au potentiel de terre ou près de celui-ci, ce qui ne pourrait être vrai que dans un système en Y.

Le bâtiment à gauche est la centrale électrique, où sont logés les générateurs et les turbines. A droite, le mur incliné en béton est la face aval du barrage :

FICHES DE TRAVAIL CONNEXES :

• Fiche de travail sur les circuits triphasés delta et étoile