Transformateurs triphasés L3

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Chapitre 4 :
LES TRANSFORMATEURS TRIPHASÉS
LICENCE 3 EEAI / EEM

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1. Principe
Le transformateur triphasé est moins encombrant que le transformateur monophasé.
Il est très utile dans le transport de l’énergie électrique.
1.1 Constitution
Le transformateur triphasé est composé de deux circuits :
- un circuit magnétique (la culasse) ;
- un circuit électrique comportant trois enroulements primaires et trois secondaires.
Au niveau des enrôlements, il est possible d’utiliser trois transformateurs monophasés
séparés dont les enroulements peuvent être couplés en triangle ou en étoile.
Néanmoins, il est plus économique et moins encombrant de fabriquer un
transformateur triphasé monobloc, constitué de trois enroulements au primaire et trois
enroulements au secondaire. Ces enroulements sont bobinés trois noyaux formant le
circuit magnétique. Sur chaque noyau, est disposé un enroulement primaire et
secondaire soigneusement isolés l’un de l’autre.
Un tel dispositif a pour effet de contraindre les flux dans les colonnes à satisfaire à :
On dit qu’un tel transformateur est à flux liés car le flux dans chacune des colonnes
est dû aux 6 courants circulants dans les enroulements.
1.2 Dénomination des couplages des enroulements
Les couplages les plus utilisés sont :
- Primaire : Couple en étoile (Y) ou couplage en triangle (D) ;
- Secondaire : Couple en étoile (y) ou couplage en triangle (d) ou couplage en zig-
zag (z).

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Les deux couplages du primaire et les trois couplages du secondaire donnent
naissance à six combinaisons, la première lettre correspond au primaire : Yy ; Yd ; Yz ;
Dz ; Dd ; Dy
1.3 Repérage des bornes
Les bornes du transformateur sont repérées par les lettres :
- A, B et C au primaire ;
- a, b et c au secondaire.
Lorsqu’il y a un neutre, on ajoute les lettres N au primaire et n au secondaire.
2. Grandeurs caractéristiques
La plaque signalétique d'un transformateur triphasé porte les valeurs nominales
suivantes :
- La puissance apparente utile : 
- Les tensions primaire et secondaire composées. Si le mode de connexion des
bornes des enroulements n'est pas fixé, on indique les valeurs nominales des
tensions correspondantes à chaque couplage possible.
Exemple : si une plaque signalétique porte les indications suivantes :
 Primaire : Etoile   ; triangle :  
 Secondaire : Etoile   ; triangle :  
Cela signifie que les enroulements sont prévus pour travailler sous les tensions
normales suivantes :
 Au primaire :  
 Au secondaire :  
- Les intensités des courants secondaires se déduisent des valeurs précédentes par
:
3. Fonctionnement en régime équilibré
3.1 Fonctionnement à vide
 Rapport de transformation
C'est le rapport des valeurs des tensions secondaires et primaire de même définition
(toutes deux étoilées ou toutes deux composées) à vide. Soit la plaque à bornes
normalisée d'un transformateur triphasé :

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 Indice horaire
Le déphasage des tensions simples correspondantes VAN et van, VBN et vbn , VCN et
vcn à vide comme montré sur la figure. Dépendant des couplages primaire et
secondaire, ce déphasage  est un multiple de /6. L’indice horaire indique sa valeur
- Comptée dans le sens horaire, en prenant pour origine des phases la tension
primaire ou comptée dans le sens trigonométrique, en prenant pour origine des
phases la tension secondaire ;
- Par un nombre égal au quotient de  par /6.
Ainsi, l’indice 5 signifie que van est en retard de 5 6 par rapport à VAN.
Exemple de couplage horaire 5 heures
 Intérêt de l'indice horaire
Pour des raisons de continuité de service, ou des variations journalières voire
saisonnières de la consommation (il est nécessaire de pouvoir coupler en parallèle
plusieurs transformateurs afin de satisfaire à la demande d'énergie électrique), pour
une modification d’installation.
Soient les tensions suivantes :
- les tensions simples V A, V B, V C, respectivement des enroulements primaires "A",
"B" et "C" ;
- les tensions composées U AB, U BC, U CA, respectivement entre les enroulements
primaires "A et B", "B et C", et "C et A" ;
- les tensions simples V a, V b, V c, respectivement des
enroulements secondaires "a", "b" et "c";
- les tensions composées Uab, Ubc, Uca,
respectivement entre les enroulements secondaires
"a et b", "b et c", et "c et a"

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Selon le couplage des enroulements primaires et secondaires, il apparaît un
déphasage θ entre les tensions homologues 
 dont :
 θ est un multiple de (30°C)=
 ;
 le déphasage θ indique le retard d'une tension de sortie en basse tension (BT)
sur son homologue tension d'entrée en haute tension (HT), le déphasage θ est
devisé par (30°C)=
 donnant un nombre entier I compris entre 0 à 11 ;
 Ih est appelé "Indice horaire" : 
3.2 Fonctionnement en charge
En régime équilibré, l’étude du fonctionnement d’un transformateur triphasé se
ramènera toujours à l’étude d’un transformateur monophasé réel ou fictif.
 Notion de transformateur colonne
Chaque colonne se comporte comme un transformateur
monophasé puisqu’un même flux magnétique est enlacé
par tous les enroulements qu’elle porte. Soit le
transformateur colonne ci-dessous :
Les tensions  et 
sont des tensions homologues.
 Rapport de transformation
Le transformateur colonne a pour rapport de transformation : 
4. Couplage
4.1 Couplage triangle - Étoile (Dy)
 Schéma du couplage
 Indice horaire