Fonctionnement en parallèle des transformateurs monophasés et triphasés

Besoins et conditions pour la connexion parallèle des transformateurs

Dans un réseau électrique, les transformateurs sont utilisés pour augmenter et abaisser les niveaux de tension. La puissance d'un transformateur est choisie en fonction de la demande de charge. Mais la demande de charge augmente de jour en jour. Par conséquent, pour répondre à la demande de charge supplémentaire, nous devons remplacer le transformateur existant par un transformateur de capacité supérieure ou nous pouvons ajouter un transformateur supplémentaire connecté au transformateur existant.

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Le moyen économique de répondre à la demande de charge consiste à connecter un deuxième transformateur en parallèle avec le transformateur existant.

Besoin d'un fonctionnement parallèle des transformateurs

Le fonctionnement en parallèle du transformateur est nécessaire pour les raisons suivantes.

• Pour fournir une charge de plus de puissances au transformateur existant, nous devons connecter le deuxième transformateur en parallèle avec le transformateur existant.
• Au moment de la maintenance, un deuxième transformateur est utilisé pour maintenir la continuité de l'alimentation du consommateur. Il augmente la fiabilité d'un système.
• Lorsqu'un transformateur est en panne ou ne fonctionne pas pour une raison quelconque, le second transformateur est utilisé pour alimenter et éviter l'intrusion de courant.

Conditions pour le fonctionnement en parallèle des transformateurs

Pour assurer le bon fonctionnement en parallèle des transformateurs, les conditions suivantes doivent être satisfaites.

• L'enroulement primaire des deux transformateurs est conçu de manière appropriée pour la tension et la fréquence du système d'alimentation.
• Les deux transformateurs sont connectés avec la même polarité. Si les polarités ne correspondent pas, il y a un risque de court-circuit. Par conséquent, lors de la connexion des deux transformateurs en parallèle, la polarité des deux transformateurs doit correspondre.
• Le rapport de tours (rapport de transformation) des deux transformateurs doit être identique. Cela signifie que la tension nominale des enroulements primaire et secondaire doit être identique. Si le rapport de transformation n'est pas le même, le fonctionnement en parallèle des transformateurs est possible. Mais une certaine quantité de courant circulant circulera dans des conditions sans charge. Et cela créera des conditions de chargement inégales.
• Afin d'éviter le courant de circulation, le rapport X/R doit être le même. Cela signifie que le triangle d'impédance doit être identique pour les deux transformateurs. Si le rapport X/R n'est pas le même, les deux transformateurs fonctionneront sur des facteurs de puissance différents.
• Lorsque les deux transformateurs ont des puissances nominales en KVA différentes, l'impédance équivalente est inversement proportionnelle à la puissance nominale en kVA individuelle (le courant de circulation est ignoré).

Fonctionnement en parallèle d'un transformateur monophasé

Deux transformateurs monophasés peuvent être connectés en parallèle comme indiqué dans la figure ci-dessous.

Comme indiqué sur la figure, l'enroulement primaire des deux transformateurs est connecté à la barre omnibus d'alimentation et l'enroulement secondaire des deux transformateurs est connecté à la barre omnibus de charge. De cette façon, nous pouvons connecter deux ou plus de deux transformateurs en parallèle et dépasser les valeurs nominales du transformateur.

Lors de la connexion de transformateurs en parallèle, les polarités du transformateur doivent correspondre. Sinon, cela entraînera un court-circuit et pourrait endommager le transformateur.

Condition idéale

Dans des conditions idéales, nous considérons que les deux transformateurs ont le même rapport de tension et le même rapport de tours. Ainsi, le triangle d'impédance des deux transformateurs est de forme et de taille identiques. Le diagramme de phase de cette condition est comme indiqué dans la figure ci-dessous.

Où,

• E =Tension secondaire à vide de chaque transformateur
• V₂ =Tension de borne secondaire (charge)
• V₁ =Tension de la borne primaire (alimentation)
• Je_A =Courant fourni par le transformateur-1
• I_B =Courant fourni par le transformateur-2
• I =Courant total

Comme indiqué dans le diagramme de phase, le courant de charge total (I) est en retard sur V₂ d'un angle ф. Et le courant I_A et je_B d'un transformateur individuel sont en phase avec le courant total (I).

Et le courant individuel (I_A et je_B ) pour chaque transformateur est ;

De même, I_B actuel est dérivé comme ;

Rapports de tension égaux

Supposons que les transformateurs ont le même rapport de tension. Par conséquent, la tension à vide des deux transformateurs est égale (E_A =E_B =E). Dans cette condition, aucun courant ne circulera entre deux transformateurs. Le circuit équivalent de cette condition est illustré dans la figure ci-dessous.

Où,

• E_A , E_B =Tension à vide
• Z_A , Z_B =Impédances
• Je_A , je_B =Courant secondaire du transformateur respectif
• V₂ =Tension aux bornes
• I =Courant total

Ici, l'impédance des deux transformateurs est connectée en parallèle. Par conséquent, l'impédance totale Z_AB est ;

Le diagramme vectoriel de cette condition est illustré dans la figure ci-dessous.

Ici, I_A actuel et je_B ne sont pas en phase. Par conséquent, le courant total fourni à la charge est une somme de phaseur de I_A et je_B . Et le courant total (I) est comme indiqué dans le diagramme vectoriel. Ici, nous avons considéré que la tension à vide de chaque transformateur est la même et qu'elle est en phase dans le diagramme vectoriel.

De même,

Supposons Q_R et Q_B sont respectivement la puissance consommée par chaque transformateur.

Q_R =V₂ Je_A et     Q_B =V₂ Je_B

La puissance totale consommée par les deux transformateurs est Q ;

Q =V₂ Je

Maintenant,

De même,

Par conséquent, Q_R et Q_B sont obtenus en amplitude et en phase à partir des équations vectorielles ci-dessus.

Rapport de tension inégal

Si le rapport de transformation n'est pas le même pour les deux transformateurs, la tension secondaire à vide n'est pas la même. Dans cette condition, une certaine quantité de courant circulera entre les transformateurs dans des conditions sans charge. Ce courant est appelé courant circulant IC.

Le diagramme vectoriel de cette condition est illustré dans la figure ci-dessous.

La FEM à vide des deux transformateurs n'est pas la même dans cette condition. Par conséquent,

E_A =Je_A Z_A + I Z_L

E_B =I_B Z_B + I Z_L

Où,

Z_L =impédance de charge

Je =Je_A + I_B et     V₂ =I Z_L

Donc,

E_A =Je_A Z_A + (Je_Un + I_B ) Z_L

E_B =I_B Z_B + (I_A + I_B ) Z_L

Soustrayez les équations ci-dessus ;

E_A – E_B =Je_A Z_A – I_B Z_B

(E_A – E_B ) + I_B Z_B =Je_A Z_A

Mettre la valeur de I_A dans l'équation de E_B;

De même,

Maintenant, mettez la valeur du courant total (I) dans l'équation de la tension aux bornes V₂;

Les impédances du transformateur (Z_A et Z_B ) sont toujours inférieures à l'impédance de charge Z_L . Donc, pour rendre l'équation facile, on néglige Z_A Z_B par rapport à Z_L (Z_A +Z_B ).

Fonctionnement en parallèle des transformateurs triphasés

Dans un transformateur triphasé également, nous pouvons connecter deux ou plus de deux transformateurs en parallèle pour augmenter la capacité de charge. Les conditions requises pour le fonctionnement en parallèle d'un transformateur triphasé sont les mêmes que pour un transformateur monophasé. De plus, certaines conditions doivent être respectées.

• La séquence de phase des deux transformateurs est la même et elle est vérifiée par l'indicateur de séquence de phase.
• Le déphasage entre l'enroulement primaire et l'enroulement secondaire doit être le même.
• Les trois transformateurs utilisés dans la banque de transformateurs doivent être du même type de transformateur (noyau ou coque).
• Lors du calcul du rapport de tension, tenez compte des tensions de ligne. Et gardez le même rapport de tension.

Il doit y avoir un rapport de tension entre la tension aux bornes primaire et secondaire. Il montre que ce rapport de tension n'est pas égal au rapport du nombre de tours par phase. Par exemple, si V₁ et V₂ sont respectivement la tension aux bornes primaire et secondaire, alors le rapport de rotation pour la connexion étoile/triangle (Y-Δ) serait :

Le schéma de circuit du fonctionnement en parallèle d'un transformateur triphasé est comme indiqué dans la figure ci-dessous.

Les enroulements primaire et secondaire des deux transformateurs (T1 et T2) sont connectés comme indiqué dans la figure ci-dessus. Ici, les bornes b et c de l'enroulement secondaire sont maintenues flexibles et connectées à un voltmètre à des fins de test. Si les deux voltmètres affichent zéro, les polarités sont correctes. Si le voltmètre affiche deux fois les tensions de phase, les polarités sont erronées.

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