Le transformateur monophasé

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Le transformateur triphasé
But : Un transformateur triphasé permet d’abaisser ou d’élever une tension
alternative triphasée (utilisé en distribution):
- de transporter l’énergie électrique (fortes puissances) ;
- d’alimenter certaines machines industrielles 3~.
I – Constitution :
Un transformateur triphasé peut être composé de 3 transformateurs monophasés,
mais plus généralement, ils sont formés d’un seul bloc.
On y trouve donc un circuit magnétique composé de tôles de fe/Si, 3
enroulements primaires (à prises réglables) et un multiple de 3 enroulements
secondaires (câble de cuivre méplat isolé). Un enroulement primaire et un
secondaire sont montés sur la même colonne. Les tensions des enroulements montés
sur la même colonne sont en phase s’ils ont le même sens d’enroulement.
CM ISOCEM CM HT CUIRACE (5 colonnes) Enroulement HT
II – Principales caractéristiques :
Considérant le transformateur parfait :
Avec m : Rapport de transformation colonne
m’ : Rapport entre phases (fonction du couplage)
U1 : Tension composée (entre phases) au primaire (V)
U20 : Tension à vide entre phases au secondaire (V)
I1N : Courant nominal en ligne au primaire (A)
I2N : Courant nominal en ligne au secondaire (A)
N1 : Nombre de spire primaire/colonne
N2 : Nombre de spire secondaire/colonne
V1 : Tension simple (Ph/N fictif ou non) au primaire (V)
V2 : Tension simple au secondaire (V)
S : Puissance apparente du transformateur (VA)
Colonne de
canalisation du flux
I1
U1
U2
I2
A
B
C
N
a
b
c
n
V1
V2
1
2
1
20
22011
'
..3..3
N
N
m
U
U
m
IUIUS N

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III – Refroidissement :
Il se produit des échauffements dans le cœur du transformateur.
Ces échauffements sont dus à des :
- Pertes Joules dans les enroulements parcourus par un courant.
- Pertes magnétiques (hystérésis et Foucault) dans les tôles.
On refroidit le transformateur en immergeant celui-ci dans un liquide
diélectrique caloporteur, qui prend les calories directement au cœur des tôles et des
enroulements et qui est refroidi lui-même par un radiateur à air ou à eau.
4 Lettres définissent le type de refroidissement :
1ère lettre
2ème lettre
3ème lettre
4ème lettre
Nature du
diélectrique
Mode de circulation
du diélectrique
Agent extérieur
de
refroidissement
Mode de circulation de
l’agent de
refroidissement
O : Huile minérale
G : Gaz
A : Air
S : Isolant solide
N : Naturel
F : Forcé
D : Forcé et dirigé
dans les
enroulements
O, G, A, S : idem
1ère colonne
W : Eau
N, F, D : idem 1ère
colonne
ONAN
ODAF ONAN ODWF

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IV – Couplage – Indice horaire :
Couplage :
Au primaire :
3 fils (3 phases) + 3 enroulements (6 bornes) => Couplages possibles
Y=étoile, D=triangle.
Au secondaire :
3 fils (éventuellement 4 avec le neutre) + 3 enroulements => couplages
possibles y=étoile, d=triangle.
Variante : le secondaire peut avoir 2 enroulements par colonne => couplage
possible z=zigzag. Ce couplage permet de répartir le courant secondaire sur
deux colonnes et donc rééquilibrer le courant primaire si le courant secondaire
est déséquilibré.
On peut également sortir le neutre : n
Indice horaire :
L’indice horaire permet de connaître le déphasage entre la
tension simple primaire et la tension simple secondaire (Van en
fonction de VAN).
Remarque : Pour calculer l’indice horaire, il tenir compte du
fait que les tensions des enroulements sur la même colonne sont
en phase (bornes homologues *)
Exemples :
Yyn ? :
Van en phase avec
VAN car les
tensions sont sur la
même colonne
déphasage de Van par rapport à VAN de 0 => indice horaire 0 => Yyn0
m=N2/N1=Van/VAN
m’=Uab/UAB=( 3.Va
n)/( 3.VAN)=
Van/VAN = N2/N1 m’=Uab/UAB=√3.Van/(√3.VAN)=N2/N1=m
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
a b c n
A B C
Colonne
VBN
N n
A
B
C
VCN
VAN

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Dy ? :
N : fictif
Van en phase avec UAB (en vecteurs)car sur la
même colonne
donc déphasage de Van par rapport à VAN de
330° soit 11h => Dy11
m=N2/N1=Van/UAB
m’=Uab/UAB= √3.Van/UAB=√3.m
Yz ? :
Van=-Vnb’+Vaa’’ (en vecteurs)
Vnb’ en phase avec VBN
Vaa’’ en phases avec VAN
déphasage de Van par rapport à VAN de
330°soit 11h => Yz11
m=N2/N1=Vaa’’/VAN
m’=Uab/UAB= √3.Van/(√3.VAN)=√3.m
Avantages de ce couplage : Répartition du courant en cas de déséquilibre au
secondaire
A B C
a b c
a b c
A B C
VBN
N n
A
B
C
VCN
VAN
VBN
N n
A
B
C
VCN
VAN

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V – Plaque signalétique :
VI – Mise en parallèle :
Pour augmenter la puissance disponible pour un utilisateur, on peut coupler
plusieurs transformateurs en parallèle.
Les conditions pour pouvoir coupler 2 transformateurs sont les suivantes :
- Pour obtenir un rendement optimal de l’ensemble, on utilise des
transformateurs de même puissance ;
- On ne peut coupler 2 transformateurs en parallèle que s’ils ont le même
rapport de transformation (m’) ;
- On ne peut coupler 2 transformateurs en parallèle que s’ils ont le même
indice horaire (par ex : Dy11 avec Yz11).
a
b
c
a’
b’
c’
A
B
C
A’
B’
C’
I1
U1
U2
I2
I1’
U1’
U2’
I2’
L1
L2
L3
l1
l2
l3
Tension entre phases
secondaire (V)
Puissance
apparente (kVA)
Mode refroidist
ONAN
Tension d’isolement
Couplage des enroults
prim. et sec. Et indice
horaire
Tensions des prises
de réglage entre
phases primaire (V)
Courant primaire
nominal (A)
Fréquence réseau
Courant secondaire
nominal (A)