IV) Mise en parallèle de deux transformateurs

TRANSFORMATEURS TRIPHASES
I) Présentation
I.1) Constitution :
Un transformateur triphasé comporte un primaire et un secondaire qui peuvent être couplés de diverses
manières.
I.2) Plaque signalétique :
La plaque signalétique nous renseigne sur :
Nom du constructeur et numéro de fabrication
La fréquence d’utilisation.
La puissance apparente S = 3V1I1N = 3V20I2N
La tension primaire nominale U1
La tension secondaire à vide U2V.
Les courants nominaux
I2N 
S
S
et I1N 
3U 2 n
3U1N
I.3) Couplages :
U 20
.
U1
N2
A la différence du transformateur monophasé ce rapport n’est pas toujours égal à
car il dépend du mode
N1
Le rapport de transformation d’un transformateur triphasé est le quotient m 
de couplage.
I.3.1)
VA
Notations :
Une ligne correspond aux enroulements sur un noyau.
A,B,C sont les bornes hautes tension et a,b,c les bornes basses tension.
Ces bornes correspondent aux bornes homologues.
On suppose les enroulements bobinés dans le même sens.
Ainsi les tensions VA et Va sont en phases
N1

6
qui indique le déphasage 
compté en sens horaire d’une tension simple ou composée du secondaire
Van ou
U ab par rapport à une tension simple ou composée du primaire VAN ou U AB
I.3.3) Choix des couplages :



A
a
B
b
C
c
N
n
N2
VAN
I.3.2) Indice horaire h:
L’indice horaire est un nombre h multiplié par
Va
h=11
h=10
h=9
h=8
h=1
h=2
h=3
Van
h=4
h=7
h=5
h=6
La présence du neutre dans les installations basse tension permet
d’obtenir 2 types de tension : simple pour les usages domestiques usuels ou composée pour l’alimentation
des petits moteurs.
Il est intéressant en haute tension d’avoir un couplage qui fait apparaître le neutre. Le neutre, les
parties métalliques et magnétiques sont mises au potentiel de la terre ce qui réduit l’isolement des
bobines haute tension.
On évite d’avoir le même couplage au primaire et au secondaire pour ne pas transmettre intégralement
le déséquilibre éventuel des courants. Sin le neutre est nécessaire des deux côtés alors le montage Yz
ou Zy est alors communément employé.
I.3.4)
Symbole
Couplages courants :
Van/VAN
Montage
Diagramme Vectoriel
N1
Yy 0
N2
N2
N1
A
a
B
b
C
c
N
n
Va=Van
VC
N2
3 N1
VA
a
B
b
C
c
N
n
A
a
B
b
C
c
N
n
Vc
VAN
Va
n
N
VC
VB
Vc
Vb
N2
A
a
B
b
C
c
N
n
UAB
VA=UAB
b
C
c
N
n
n
VC
VB
A
b
C
c
N
n
Vb
Uab
-Vb
UAB
VC
Va
n
N
VB
Vc
Vb
2UAN
VA
a
B
Vc
UAB
VA
N2
N1/2
Va
N
a
B
-Vb
/6
N2
A
N1/2
-Vb
/6
Uab
N2
N1
Vb
N2/2
VA
N1
Zy 1
VB
2Van
N2
N1
2 N2
3 N1
/6
n
VC
N1
Dd 0
Va=Uab
N
N2/2
3 N2
2 N1
3
Vb
UAB
UAB
N1
Dy 11
Vc
VB
N2
A
Yz 11
n
N
N1
Yd 1
VA=VAN
Uab
2VAN
Va=Van
/6
n
N
VC
VB
Vc
Vb
II) Modélisation
II.1) Modèle équivalent par phase:
A
I1
me
Iµ
I1µA
V1
I’1
Rµ
 jh

6
I1µR
a
N1 spires
r1 résistances
f1
fuites
V2
V’2 =V20
V’1
Lµ
L2
R2
I2
N1
N
N2
n
II.2) Bilan des puissances :
Pertes Joules
Pertes fer
PJ 1  3r1 I12
Pfer  3Rµ I12µA 
Puissance fournie
3V12 U12

Rµ
Rµ
Pertes Joules
P1  3U1I1 cos 1
PJ 2  3r2 I 22
Puissance utile
Aux bornes de
l’enroulement
primaire
Dans
l’enroulement
primaire
P2  3U2 I 2 cos 2
Dans
l’enroulement
secondaire
Dans le fer
Charge
Puissance disponible
Q2  3U2 I 2 sin 2
Puissance fournie
Puissance magnétisante
Q1  3U1I1 sin 1
Puissance
absorbée par le
flux de fuite
Qf 1  3
QM  3V1I1µR  3Lµ I12µR 
3V12 U12

Lµ Lµ
Puissance
absorbée par le
flux de fuite
Qf 2  3
 I 22
f2
 I12
f1
III) Essais
III.1) Détermination du modèle : essais
III.1.1) Essai à vide sous tension nominale
3V12 U12

et donc Rµ car Pfer 
.
Kapp R
Rµ
µ
Les pertes fer Pfer  P10  Pj10
2
3 r1I10
De même la puissance réactive » nécessaire à l’installation flux »
Q10  S10 2  P102 
Q10 

3U1 I10

2
 P102  3
2
f 1 I10 
3V12
3V12 U12


soit
Lµ Kapp Lµ Lµ
3V12 U12

et ainsi Lµ
Lµ Lµ
III.1.2)
I2CC
Essai en court circuit à courant nominal sous tension réduite
Les pertes Joule permettent de déterminer
R2
R2
U’2 =mU1CC
L2
N1 spires
r1 résistances
f1
fuites
R2 
P1CC
3  I 22CC
On en déduit aisément Z 2 
mV1CC
2
 R22   L2 2
I 2CC
AC
U1CC
2
 mV1CC 
Q1CC
2
donc X 2  L2  
  R2  2
3I 2CC
 I 2CC 
V
AC
A
I1N
W
W
Schéma de l’essai en court-circuit
III.2) Diagramme de Kapp :
Comme en monophasé on obtient
y
V20
jL2 I2

2 : imposé par la charge
x
V2
R2I2
I2
III.3) Rendement :
V2  V20  V2  R2 I 2 cos 2  X 2 I 2 sin 2 donc U 2  3V2  3  R2 I 2 cos 2  X 2 I 2 sin 2 
Le rendement est déterminé soit :
 par la méthode des pertes séparées : essai à vide et en court circuit.
 par la méthode directe par un essai en charge.

P2
P2

P1 P2  PJ  Pfer

P2
3U 2 I 2 cos 2


P1
3U 2 I 2 cos 2  3R2 I 22  Pfer
U 2 cos 2
U 2 cos 2  3R2 I 2 
Pfer
I2
IV) Mise en parallèle de deux transformateurs
Mais, pour que l’on puisse coupler à vide 2 transfos triphasés, il faut que leurs diagrammes vectoriels de tension
coïncident ( pas de ddp entre deux bornes), il faut que les deux transformateurs possèdent le :




• Même rapport de transformation
• Même ordre de succession des phases
• Même décalage angulaire ou même indice horaire (éventuellement séparés de 4 ou 8) , ils doivent
donc appartenir au même groupe.
De plus, pour avoir une répartition correcte des puissances entre les 2 transfos en charge, il faut
aussi qu’ils aient la même chute de tension donc pratiquement la même tension de court -circuit