le transformateur

NOM :
DATE :
LE TRANSFORMATEUR
TRIPHASE
PRENOM :
CLASSE :
PAGE :
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SYSTEME :
A
ORGANISATION
Un transformateur triphasé peut être constitué :
 soit
par
l'association
de
trois
transformateurs monophasés identiques,
 soit en bobinant les enroulements sur trois
colonnes
d'un
circuit
magnétique
commun.
B
Transformateur triphasé
constitué de trois transformateurs
monophasés
Transformateur triphasé :
A : à simples colonnes
B : blindé à colonnes
C'est le plus souvent, la deuxième solution qui est retenue
car offrant, sur le plan de la construction, un prix de revient
plus faible.
Transformateur
triphasé
REPÉRAGE DE LA PLAQUE À BORNES
Les bornes HT sont repérées par les lettres capitales A, B
et C et les bornes BT par les minuscules a, b et c.
Dans le cas où le neutre est disponible et distribué, on
trouve une borne supplémentaire.
COUPLAGE DES ENROULEMENTS
Sur chacune des colonnes sont disposés un enroulement primaire et un enroulement secondaire.
Les trois enroulements primaires peuvent être couplés en triangle ou en étoile.
Les trois enroulements secondaires peuvent être couplés en triangle, en étoile ou en zig-zags
Dans ce dernier cas le bobinage secondaire est constitué de deux bobines comportant chacune
une moitié des spires secondaires
Exemple de couplages :
A
B
C
a
A
n
a
b
b
B
c
a
b
c
A
B
C
C
c
Couplage zig-zag des enroulements
secondaires
Couplage étoile des enroulements
secondaires et primaires
Couplage étoile des enroulements
secondaires et couplage triangle
des enroulements primaires
NOM :
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CLASSE :
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SYSTEME :
Chaque mode de couplage est symbolisé par
une lettre : étoile : Y ou y; triangle: D ou d;
Zigzag : z
Il en résulte six combinaisons possibles de
couplage :
Y-y ou Y-d ou Y-z
ou
Etoile Y
Coté HT
Coté BT
Couplages
Triangle D Zig-zag Z
Y
y
D
d
z
D-y ou D-d ou D-z
Nota : La lettre majuscule correspond à la plus haute tension (le plus souvent le primaire) et la
lettre minuscule à la plus basse tension.
RAPPORT DE TRANSFORMATION
Il est égal au rapport de la tension U1, entre deux fils de phase de la ligne primaire à la tension
U20. entre deux fils de phase de la ligne secondaire à vide.
mT 
U20
U1
Les tensions U20 et U1, ne sont égales aux
tensions aux bornes des enroulements que
pour un couplage triangle.
Le rapport de transformation est étroitement
lié au type de couplage retenu pour le
primaire et le secondaire.
Le tableau donne les valeurs de mT en
fonction de mv (rapport de transformation du
transformateur monophasé à vide) pour les
différents types de couplages.
Couplage
U20
U1
mT
Y-y
V20 3
V1 3
mV
Y-d
V20
V1 3
mV
3
Y-z
V20
3
2
V1 3
mV
2
D-y
V20 3
V1
mV 3
D-d
V20
V1
mV
D-z
V20
3
2
V1
mV
3
2
On peut observer que seuls les transformateurs présentant un couplage primaire analogue au
couplage secondaire offrent un rapport de transformation triphasé identique à celui du
transformateur à vide:
Exemple :
Transformateur D-y
En notant par V1 et V20 les tensions aux bornes des
enroulements et par U1 et U20 les tensions entre fils de phases :
U1 = V1 et U 20 V20 3
Le rapport de transformation en monophasé : mV  V20
V1
Le rapport en triphasé : m T  U 20  V20 3
U1
V1
soit
A
U1
B
V1
V20
U20
b
C
c
n
mT = m V 3
RENDEMENT
Quel que soit le couplage retenu, le rendement du transformateur triphasé est : 
Avec :
a
P2
1
P2 pertes
P2 U 2I 2 3 cos2
Pertes : Pertes fer + Pertes joules (Pertes fer = essai à vide ; Pertes joules = essai en court circuit)
NOM :
PRENOM :
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SYSTEME :
Plaque signalétique d’un transformateur triphasé
Tension d'alimentation
du primaire dans le
cadre de l'essai en
court-circuit (U1cc)
La fréquence nominale de
fonctionnement
recommandée par le
constructeur est de 50 hertz.
Indication du couplage
du primaire, du
couplage du secondaire
et de l'indice horaire.
Numéro de série
Refroidissement du
transformateur
Il est assuré par convection naturelle
(AN) ou par convection forcée (AF) à
l'aide de ventilateurs montés sur le
transformateur.
Une ventilation du local peut aussi
être nécessaire si la température
ambiante devient supérieure à 20°C,
si le local est exigu ou mal ventilé,
ou si des surcharges fréquentes se
produisent.
Puissance
apparente
nominale
Tension secondaire du
transformateur.
Intensité du courant circulant
dans le secondaire du
transformateur.
Il est possible
d'ajuster le rapport de
transformation
selon la valeur réelle
de la tension
primaire.
Masses du transformateur,
de l'enveloppe et du
transformateur (sans ses
roulettes) monté dans son
enveloppe.
Intensité du courant
circulant dans le primaire
du transformateur.
F1 : Classe de comportement au feu
C2 : Classe climatique
E2 : Classe d’environnement
50/125
Classe thermique F :
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SYSTEME :
INDICE HORAIRE DE COUPLAGE
VAN
Van
Définition
Le déphasage entre tensions, mesurées
entre bornes homologues et neutre naturel
ou artificiel est, en triphasé, un multiple de
/3 radians (30 degrés).
Cette valeur correspond aux intervalles
horaires d'une horloge.
a
b
c
n
A
B
C
VAN
Van
Couplage D-y avec
point neutre artificielle coté HT
Le vecteur haute tension VAN, positionné à douze heures, étant
pris comme origine, l'indice horaire correspondra à l'angle 
formé par ce vecteur et le vecteur basse tension Van.
 

(Van,VAN)
avec k
5h
Exemple de couplage horaire 5 heures
( = 150°)
(530°=150°)
6
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.
Par exemple supposons que l’on construise une usine dont l’ensemble des récepteurs absorbe
une puissance apparente de 1MVA, on installera un transformateur légèrement supérieure à
1MVA.
Si l’usine décide de s’agrandir et que l’ensemble des récepteurs doivent absorber 3MVA, deux
solutions se présentent
- Une première solution est de débrancher le transformateur 1MVA existant et de le remplacer
par un transformateur de puissance un peu supérieure à 3MVA. C’est une solution chère.
- Une deuxième solution consiste à acheter un transformateur de puissance apparente un peu
supérieure à 2MVA et à le placer en parallèle sur le transformateur déjà en place. Cette
solution est moins onéreuse. Mais il faut pour coupler des transformateurs tenir compte de
certaines conditions entre autre de l’indice horaire.
Conditions à satisfaire pour coupler des transformateurs
Pour répartir, entre plusieurs transformateurs alimentés par une même source et débitant sur un même
circuit d'utilisation, la puissance totale il faut satisfaire aux conditions ci-après :
 les rapports de transformation des transformateurs doivent être égaux afin d'assurer une
égalité des tensions secondaires et ainsi éviter tout courant de circulation entre enroulements,
 Le rapport des puissances nominales des transformateurs doit être compris entre 0,5 et 2,
ceci afin que la répartition des charges soit acceptable
 Leurs tensions de court-circuit doivent être égales (il est admis une tolérance de +/-10%),
 Leurs couplages doivent être compatibles entre eux, c'est-à-dire :


soit, que leurs indices horaires soient identiques,
Soit, si ce n'est pas le cas, qu'ils appartiennent à l'un des quatre groupes de couplage
suivants :
 GROUPE I indices horaires 0, 4 et 8
 GROUPE II indices horaires 6, 10 et 2
 GROUPE III indices horaires 1 et 5
 GROUPE IV: indices horaires 7 et 11.
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SYSTEME :
Exemple:
- un transformateur D-y 11 peut fonctionner avec un transformateur Y-z 11 : même indice
horaire.
- un transformateur Y-d 1 peut fonctionner avec un transformateur D-y 5 : indice horaire
différent mais appartenant au même groupe (groupe III).
- un transformateur Y-z 11 ne peut pas fonctionner avec un transformateur Y-y 0 : indice horaire
et groupe différents.
Exemple de couplage
Van
Les transformateurs de distribution HTA / BT ont
généralement le couplage D-y n 11.
La figure montre le couplage des enroulements et
leurs raccordements sur la plaque à bornes.
Couplage D-y 11 (Dy11)
a
b
c
A
B
C
VAN
UAB
Recherche de l'indice.
Nous nous proposons de tracer le graphique des tensions pour vérifier l'indice horaire de ce
transformateur en considérant que le sens d'enroulement des bobines primaire et secondaire
est identique.
Le vecteur tension VAN est pris comme origine et positionné à 12 heures ; on construit alors les
vecteurs UAB, UBC, UCA.
Il suffit ensuite de construire les tensions secondaires en remarquant que les tensions, aux
bornes d'enroulements appartenant au même noyau, sont en concordance de phase ou en
opposition de phase.
Dans notre exemple, la tension Van, est en concordance de phase avec la tension UAB.
Le graphique montre que le vecteur tension Van, est bien positionné à 11 heures
( = 1130 = 330°).
11h
UAB
a
UCA
VAN
Van
b
c
UBC
Diagramme des tensions
d’un transformateur D-y 11
(Dy11)
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LE TRANSFORMATEUR
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SYSTEME :
Couplages usuels des transformateurs triphasés
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