Transformateurs
monophasé et triphasé
Electricité
Root » Serveurs » Electro » Electricité » Alternatif » Transformateurs

Les transformateurs permettent de transformer le voltage et le courant. Pour la distribution de l'électricité on utilise de très hautes tensions (moins de pertes), tandis que l'utilisateur préfère une tension plus basse moins dangereuse.
-

-



Montage zig-zag avec primaire triangle ou étoile.

Les transformateurs ne fonctionnent qu'avec du courant alternatif, c'est une des raisons du passage au courant alternatif au lieu du continu il y a une centaine d'années. Actuellement on peut également transformer du continu avec des modules électroniques, mais ils n'existaient pas à cette époque.

Un tranformateur transforme une basse tension en haute tension ou l'inverse. Comme la puissance reste constante, la basse tension a un courant plus important que la haute tension. Un courant plus important produit plus de pertes au transport, c'est ainsi que la distribution de l'électricité se fait sous haute tension.

Il existe différents types de transformateurs: les transformateurs à circuit accordé utilisés pour l'amplification de signaux haute fréquence (radio, télévision, etc), les transformateurs d'impédance utilisés dans certains montages électroniques,... Nous nous limitons ici aux transformateurs industriels utilisés dans la distribution de l'électricité.

Transformateurs triphasés et monophasés

La distribution d'électricité se faisant en triphasé, la plupart des transformateurs sont également triphasés qui permettent d'éliminer une partie du fer et du cuivre (et donc de réduire les pertes).

Ce n'est que quand il faut transformer une puissance tellement élevée qu'il ne serait plus possible de transporter le transformateur ainsi fabriqué qu'on utilise trois transformateurs monophasés (transformateurs de sortie d'une centrale électrique). S'il est prévu d'augmenter la puissance dans quelques années, on peut travailler avec deux transfos, pour rajouter le troisième quand la demande augmente (montage en triangle uniquement).

La plupart des transformateurs ont trois colonnes bobinées: ce type de transformateur est dit à flux liés. Ce type de transformateur est moins recommandé en cas de charge qui peut être asymmétrique. On utilise alors deux colonnes supplémentaires non bobinées permettant aux flux parasite de fermer le circuit (transformateur à flux libre).

On utilise les deux types de branchement standards comme pour les moteurs et les générateurs: le montage en étoile et celui en triangle.

Montage étoile

Le montage étoile est plus économique pour les tensions élevées, il permet de placer les changeurs de prises dans l'extrémité basse tension de chaque bobinage (pour légèrement modifier le rapport de transformation)

Il dispose d'une sortie neutre (c'est donc le montage utilisé pour alimenter les utilisateurs résidentiels en Europe). Il est également utilisé en sortie de centrale électrique pour produire la très haute tension. Le neutre est mis localement à la terre et n'est pas transmis via les cables, puisqu'il n'y a pas de courant qui y circule en cas de charge balancée, ce qui est pratiquement toujours le cas dans la distribution d'électricité.

Montage triangle

Ce montage est plus économique pour les basses tensions (et courants élevés). Il n'y a pas de neutre et la tension par rapport au neutre peut varier.

Ce montage est utilisé en Amérique pour alimenter les utilisateurs résidentiels en split phase avec high leg. Le neutre est connecté à la prise médiane d'un des bobinages.

Pour mieux répartir la charge, on s'arrange souvent pour avoir un montage différent au primaire et secondaire. Même si le nombre de spires est identique (rapport de transformation = 1), le passage d'un montage à l'autre produit une tension 1.7× plus basse ou plus élevée.

Montage zig-zag

Le montage zig-zag est une forme spéciale du montage étoile. Contrairement aux deux autres systèmes où on peut (en théorie) brancher un bobinage en étoile ou en triangle, le montage zig-zag nécessite un bobinage spécial double.

Il permet d'équilibrer la charge sur les trois conducteurs primaires quand la charge secondaire est asymmétrique. Ce type de montage permet également de réduire les harmoniques causées par les charges non-linéaires: alimentations à commutation, variateurs électroniques de vitesse, etc. Ce type de montage dispose également d'une sortie neutre.

Il est souvent utilisé à la place d'un transformateur à sortie étoile pour alimenter les utilisateurs résidentiels (charge très peu équilibrée). Sa construction plus complexe limite son utilisation aux basses puissances et tensions.

Le transformateur zigzag avec un triangle au primaire ne produit pas de déphasage ou un déphasage de 180° (tout comme un transfo triangle-triangle ou étoile-étoile), mais avec l'avantage d'un montage triangle-étoile (réduction des harmoniques et répartition d'une charge asymmétrique sur les phases). L'absence de déphasage est important dans l'interconnection de réseaux.

Prenons un transfo avec au primaire un bobinage de n spires alimenté en v volts et au secondaire deux bobinages de n/2 spires. A cause du déphasage entre les deux bobinages secondaires, la tension au secondaire ne sera pas v, mais 0.85 × v. Il faut donc plus de spires pour obtenir une tension donnée, les pertes au cuivre sont donc plus importantes qu'avec un secondaire bobiné en étoile. C'est une raison supplémentaire pour limiter l'utilisation de tels transfos aux puissances moins importantes.

Autres types de transformateurs

Le modification de la tension de sortie est effectuée par un transformateur survolteur-dévolteur.

Pour transmettre de la puissance à un système en rotation, on utilise un transformateur rotatif.

Le triphasé ne peut pas être transformé aisément en monophasé. Quand une forte puissance monophasée est nécessaire, on utilise souvent un transformateur open delta.

Links to relevant pages - Liens vers d'autres pages au contenu similaire - Links naar gelijkaardige pagina's