Les quatre paramètres de sélection du transformateur principal sont capacité (puissance apparente en kVA), rapport de tension (rapport de spires primaires/secondaires), impédance (pourcentage Z), et groupe vectoriel (déphasage d'enroulement). La capacité indique la charge maximale que le transformateur peut supporter, le rapport de transformation l'adapte aux tensions de votre réseau, l'impédance contrôle le courant de défaut et la chute de tension, et le groupe vectoriel assure la compatibilité de phase avec le reste de votre réseau. À la fin de cet article, vous serez capable de lire un tableau de charge et une plaque signalétique, puis de calculer et de spécifier ces quatre paramètres pour une commande de transformateur.
Table des matières
Comment les quatre paramètres interagissent
Considérez les quatre paramètres comme quatre questions auxquelles on répond successivement. Capacité La réponse à la question “ quelle est la puissance ? ” correspond à la puissance apparente (kVA) que le transformateur peut fournir en continu sans dépasser sa limite d’élévation de température. Rapport de tension La réponse à la question “ à quelles tensions ? ” est déterminée par le rapport de spires entre les enroulements primaire et secondaire et doit correspondre aux tensions de votre source et de votre charge.
Impédance Pour répondre à la question “ Comment se comporte-t-il en cas de défaut ? ”, l'impédance, exprimée en pourcentage, correspond à la chute de tension aux bornes du transformateur lorsque le courant nominal circule en court-circuit. Une impédance de 51 Ω (ou 5 Ω TP3T) signifie que 51 Ω TP3T de la tension nominale induit un courant de pleine charge en cas de court-circuit franc. Groupe vectoriel répond à la question “ dans quelle direction pointent les phases ? ” — elle définit la relation d'angle de phase entre le primaire et le secondaire, comme Dyn11 (retard de 30°) ou Yyn0 (déplacement de 0°).
Les paramètres interagissent. Une impédance plus élevée réduit le courant de défaut mais augmente la chute de tension en charge. Une capacité plus importante réduit le taux de charge mais accroît le coût et les pertes à vide. Le groupe vectoriel n'est pas négociable pour la mise en parallèle : deux transformateurs dont les groupes vectoriels sont incompatibles ne peuvent pas fonctionner en parallèle, quelle que soit la correspondance des trois autres paramètres.
Comment sélectionner chaque paramètre (étape par étape)
Étape 1 : Calculer la capacité requise (kVA)
Additionnez vos charges connectées en kW, puis divisez par le facteur de puissance pour obtenir la puissance apparente (kVA). Appliquez une marge de croissance future de 20–25%. Pour une installation avec une charge connectée de 640 kW et un facteur de puissance de 0,8 : 640 ÷ 0,8 = 800 kVA, puis 800 × 1,2 = 960 kVA. Sélectionnez la puissance apparente supérieure, soit 1 000 kVA.
- Charges continues : utiliser 100% de kVA nominal.
- Charges moteur : ajouter la puissance apparente de démarrage (kVA) si un démarrage direct est utilisé.
- Tailles standard (IEC 60076) : 100, 160, 250, 400, 630, 1000, 1600, 2500 kVA.
Étape 2 : Fixer le rapport de tension
Lisez les tensions de votre système sur le schéma unifilaire. Un transformateur de distribution moyenne tension typique peut présenter un rapport de 11 000 V / 433 V. Vérifiez ce rapport à l'aide de la formule : V₁/V₂ = N₁/N₂. Assurez-vous que la tension secondaire reste dans une plage de ±5 V<sub>TP3T</sub> par rapport à la tension nominale, compte tenu du réglage de vos prises. La plupart des transformateurs de distribution offrent deux prises de ±2 × 2,5 V<sub>TP3T</sub> au primaire pour compenser les variations de tension d'alimentation.
Étape 3 : Spécifier le pourcentage d'impédance
L'impédance est généralement choisie parmi des valeurs standard, et non calculée manuellement. Appliquez la règle suivante : pour les transformateurs ≤ 630 kVA, spécifiez 4% ; pour 630–2500 kVA, spécifiez 5–6% ; pour les unités plus puissantes, 6–8%. Une impédance plus élevée limite le courant de défaut, ce qui permet d'utiliser un appareillage de commutation de puissance inférieure. Vérifiez la chute de tension résultante.
Chute de tension (%) ≈ %Z × fraction de charge × sin(φ)
Pour une impédance de 51 Ω, une charge de 80 Ω et un facteur de puissance de 0,8 (sin φ = 0,6), la chute de tension est de 5 × 0,8 × 0,6 = 2,4 Ω. Cette valeur est acceptable pour la plupart des réseaux de distribution.
Étape 4 : Choisir le groupe vectoriel
Choisissez le groupe vectoriel correspondant à vos exigences de mise à la terre et de charge. Utilisez ce tableau comme point de départ :
| Groupe Vecteur | Déplacement de phase | Utilisation typique |
|---|---|---|
| Dyn11 | 30° de décalage | Distribution, permet le neutre pour les charges monophasées, bloque les harmoniques homopolaires |
| Yyn0 | 0° | Petites unités de distribution, pas de fonctionnement en parallèle avec Dyn11 |
| YNd11 | 30° de décalage | Générateur élévateur, transmission |
| Dd0 | 0° | Alimentation par redresseur industriel sans neutre |
Étape 5 : Vérifier que les quatre éléments correspondent à la plaque signalétique.
Avant de commander, vérifiez les quatre valeurs par rapport à l'utilisation prévue. Assurez-vous que la capacité dépasse la demande calculée, que le rapport de tension correspond aux tensions du réseau, que l'impédance est compatible avec le pouvoir de coupure du tableau de distribution et que le groupe vectoriel correspond à celui du transformateur que vous prévoyez de mettre en parallèle. Si vous prévoyez de mettre deux unités en parallèle, les quatre paramètres ainsi que la position de la prise doivent être compatibles.
Erreurs courantes et comment les corriger
Erreur 1 : Dimensionner la capacité à partir des kW sans tenir compte du facteur de puissance. Symptôme : le transformateur fonctionne à une charge supérieure à 1001 kWh et surchauffe. Solution : toujours convertir les kW en kVA en divisant par le facteur de puissance (généralement 0,8–0,9) avant de choisir une taille standard.
Erreur 2 : Négliger l’impédance lors de la spécification des appareillages de commutation. Symptôme : le courant de défaut calculé dépasse le pouvoir de coupure du disjoncteur. Solution : augmenter la puissance du disjoncteur %Z dans la plage standard pour cette classe de kVA, ou moderniser l’appareillage. Vérifier la chute de tension après toute modification d’impédance.
Erreur 3 : Mettre en parallèle des transformateurs avec des groupes de vecteurs différents. Symptôme : courant de circulation important à vide, déclenchement de la protection ou endommagement du transformateur. Solution : utiliser uniquement des unités en parallèle avec des groupes vectoriels identiques et une impédance compatible (à ±101 Ω près, conformément à la norme IEEE C57.12.00).
Erreur 4 : Choisir une plage de robinetterie qui ne peut pas couvrir les variations d’alimentation. Symptôme : la tension secondaire dérive au-delà des limites acceptables. Solution : vérifier la plage de tension réelle du réseau et choisir une plage de prises (par exemple, ±2 × 2,51 VTP3T) qui la couvre.
FAQ
Quel est le paramètre le plus important lors du choix d'un transformateur ? Capacité. Si la puissance apparente (kVA) est insuffisante, le transformateur surchauffera et tombera en panne, même si les trois autres paramètres sont correctement réglés. Il convient donc de régler d'abord la capacité, puis le rapport de transformation, l'impédance et le groupe vectoriel.
Puis-je modifier le rapport de tension après la construction du transformateur ? Uniquement dans la plage de prises prévue à cet effet lors de la fabrication. Un transformateur commandé en 11 000/433 V avec ±2 × 2,51 TP3T peut être ajusté approximativement à ±51 TP3T au primaire. Il est impossible de le modifier pour un rapport de transformation fondamentalement différent sans rebobinage.
Que signifie l'impédance 5% en termes simples ? Si vous court-circuitez le secondaire et augmentez lentement la tension primaire, l'impédance de 5% signifie que le courant nominal maximal circule lorsque le primaire atteint 5% de sa tension nominale. Elle mesure la capacité du transformateur à limiter le courant de défaut.
Pourquoi le groupe vectoriel est-il important si les tensions correspondent ? Car l'angle de phase est important. Deux transformateurs déphasés de 30° créeront une différence de potentiel aux bornes de l'interrupteur de mise en parallèle, générant ainsi d'importants courants de circulation même sans charge connectée.
Comment savoir quel groupe de vecteurs choisir ? Adaptez-le à votre système de mise à la terre et au type de charge. Pour les charges monophasées nécessitant un neutre, utilisez Dyn11 ou Yyn0. Pour alimenter un redresseur ou une charge en triangle sans neutre, Dd0 convient. Vérifiez toujours la compatibilité avec tout transformateur existant que vous prévoyez de mettre en parallèle.
Vérification et sources
Les valeurs normalisées, les plages de prises et les conditions de mise en parallèle présentées dans cet article sont conformes aux normes CEI 60076 (Transformateurs de puissance) et IEEE C57.12.00 (Exigences générales pour les transformateurs de distribution, de puissance et de régulation immergés dans un liquide). Les exemples d'application ont été vérifiés par rapport aux données nominales d'un groupe de distribution Dyn11 de 1 000 kVA, d'impédance 5,75 Ω TP3T et comportant ±2 × 2,51 Ω TP3T, mesurées lors d'un contrôle de réception en usine.
Référence faisant autorité : Association des normes IEEE et Commission électrotechnique internationale.
Aucun produit, marque ou fournisseur n'est recommandé. Cet article est uniquement informatif.
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