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Régulateur à induction
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Le régulateur à induction est un type particulier de transformateur réglable. Il s'agit d'un transformateur rotatif mais qui n'utilise pas de contacts. Le secondaire peut tourner par rapport au primaire.
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Symbole du régulateur à induction dans les schémas

Pour obtenir une variation avec de très petits pas, on utilise un transformateur rotatif qui ressemble fort à un moteur, avec un rotor et un stator bobinés, mais ici le rotor ne peut pas tourner librement. Le primaire est le stator, qui produit un champ magnétique. En modifiant la position du rotor (qui est le secondaire), on modifie la tension induite dans le rotor. La tension du rotor est ajoutée ou soustraite à la tension du secteur et permet ainsi de faire varier la tension en sortie.


Image 1:
Le régulateur à induction avec son bobinage parallèle ("primaire") et série ("secondaire").

Les contacts au bobinages du rotor ne se font plus par des anneaux et contacts comme dans les moteurs asynchrones à cage bobinée, mais par des connections permanentes réalisées en cables souples, le rotor ne tournant jamais plus de 180°. La rotation du rotor est assurée par un moteur, mais il est souvent possible de découpler le moteur et de régler manuellement la position du rotor.

La variation de la tension en sortie est généralement limitée à un pourcentage de la tension nominale, par exemple ±15%, le transformateur rotatif ne doit être construit que pour une puissance de 15% de la puissance nominale du réseau.

Il existe également des régulateurs à induction qui permettent de varier la tension de 0 à 100% ou 0 à 120%. Ces régulateurs utilisent des bobinages indépendants (primaire et secondaire, avec le secondaire qui alimente directement la charge). La sortie est isolée par rapport à l'entrée. Ce type de régulateur a un fonctionnement qui se rapproche plus du variac, sauf qu'il ne s'agit pas d'un autotransformateur.


Image 2:
Régulateur de 35kVA. Le moteur à droite fait tourner un ventilateur. Ce type de régulateur était utilisé pour controler les lignes d'éclairage. La commande est manuelle.
Image 3:
Le régulateur de charge est destiné à des tensions jusqu'à environ 10kV. Pour des tensions plus élevées on utilise un transformateur parallèle T2 qui va rabaisser la tension pour le stator (primaire du régulateur) et un second transfo série T1 pour coupler la tension du rotor au réseau.

Le principe du transformateur parallèle et série se retrouve également dans les transformateurs à déphasage.


Le régulateur à induction permet de modifier en permanence la tension. Il n'y a pas de contacts qui se font et le régulateur est donc très fiable.


Image 4:
Régulateur 930kVA, commande électrique ou manuelle. Le ventilateur est placé dans la partie inférieure.

Contrairement à un transformateur classique, le régulateur à induction a un entrefer, nécessaire pour permettre au rotor de tourner. L'avantage est que le courant au primaire est limité en cas de cours-circuit au secondaire (c'est également le cas des alternateurs qui ont aussi un entrefer et dont le courant en cours-circuit est limité à 3× à 5× le courant maximal).

Le déplacement du rotor dans le champ tournant produit un déphasage entre primaire et secondaire. Si ce déphasage n'est pas acceptable, il faut utiliser un montage avec deux régulateurs à induction, dont le déphasage de l'un compense celui de l'autre, ou utiliser trois régulateurs monophasés sur un même axe car celui-ci ne produit pas de déphasage. Il ne peut pas y avoir de déphasage dans le cas d'un réseau maillé (réseau de transport haute tension).


Image 5 et 6:
Régulateur double pour réseaux maillés: le déphasage d'un régulateur est compensé par le déphasage identique inverse du second régulateur. En dessous, photo d'un régulateur.

Régulateur à induction monophasé

Les régulateurs à induction sont généralement conçus pour le triphasé, mais ils existent également en monophasé. Nous avons une entrée E1, un stator S et un rotor R.


Image 7:
Régulateur à induction monophasé

La tension en sortie est déterminée par la tension à l'entrée, à laquelle on ajoute la tension E2 qui peut être de même phase ou de phase inverse.

La formule n'est d'applications que si le nombre de tours au primaire est identique au nombre de tours au secondaire. En pratique on limite le nombre de tours au secondaire à 15%, ce qui permet une régulation de la tension de ± 15%. La formule devient ainsi:

E2 = n × E1 × cos θ

Le régulateur à induction (monophasé ou triphasé) n'est utilisé que pour des applications spécifiques à cause des pertes causées par l'entrefer. Il est donc utilisé pour les puissances moyennes. Comme tous les transformateurs, il consomme de la puissance réactive.

La régulation de la tension du réseau par un transformateur de type survolteur-dévolteur (puissances élevées), par un régulateur à induction (puissances moyennes) ou par un variac (basses puissances) n'est possible que dans les réseaux en arborescence. Dans les réseaux maillés, la modification de la tension produit une circulation de puissance réactive non-désirée.

A l'époque, les régulateurs à induction étaient souvent utilisés pour alimenter les commutatrices qui fournissaient le continu pour les trams et les trains. Comme la commutatrice ne pouvait pas corriger la tension, cette fonction était effectuée par un régulateur placé en amont, commandé par la tension continue en sortie de la commutatrice. Il était ainsi possible de compenser les variations de charge sur la ligne.

Les régulateurs à induction sont de plus en plus souvent remplacés par des régulateurs totalement électroniques, mais les régulateurs à induction résistent mieux aux surcharges. On trouve encore sur le marché des armoires de régulation qui utilisent un régulateur à induction, mais où la commande du moteur est électronique. Contrairement à un régulateur purement électronique (à mosfet) il n'y a pas de déformation de l'onde (pas d'apparition d'harmoniques ni de distortions). On l'utilise par exemple dans les laboratoires car il ne produit pas de parasites sur le réseau.

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