INSTALLATION § FONCTIONNEMENT

Introduction :

Parmi les équipements de distribution et de transport de l’énergie électrique, les transformateurs de puissance sont, depuis toujours, les principaux matériels qui génèrent un bruit et un échauffement permanent.
De plus, le développement de nouvelles applications liées à des topologies de systèmes utilisant l’électronique de puissance entraine de nouvelles contraintes
L’augmentation du taux d’harmoniques et l’apparition de composante continu : Phénomène qui accroît le bruit et l’échauffement générés par les transformateurs.

Analyse du niveau de bruit :

Le bruit d’un transformateur est causé par la magnétostriction.
Il se traduit par un bruit sourd au double de la fréquence fondamentale.
Le transformateur est un élément industriel prévu pour fonctionner dans un environnement sonore industriel, les normes de construction ne citent pas de limite, elles doivent faire l’objet d’un accord avec l’utilisateur.
Deux composantes de bruit émis par le transformateur sont:

  • Le bruit généré par le circuit magnétique est présent pendant tout le temps que le transformateur est sous tension, même à vide donc on parle de bruit à vide.
  • Le bruit issu du flux de fuite n’est présent que lorsqu'un courant passe, donc on parle de bruit en charge.

Le bruit est une caractéristique inhérente du transformateur et ne peut être complètement éliminé.
A la suite d’une installation, il n’est pas rare d’observer une augmentation du bruit de 10 à 20 dBA et bien souvent, trop tard pour apporter des mesures correctives.

Analyse du niveau d’échauffement :

Le transformateur est composé d’un circuit magnétique où la magnétisation des tôles engendre un dégagement de chaleur dû à deux sortes de pertes : pertes par hystérésis et les pertes par courant de Foucault regroupées sous le nom de perte fer.
Les enroulements parcourus par un courant électrique dégagent une quantité de chaleur proportionnelle à leur résistance et au carré de l’intensité qui les traverse : c’est l’effet Joule : pertes cuivre.
Ces pertes sont évacuées par convection dans l’air et par rayonnement : ces phénomènes s’effectuent dans les différents canaux d’aération du transformateur.
Les températures atteintes par les enroulements et le circuit magnétique sont décrites et limitées en fonction de la classe d’isolation employée
Température maximum des enroulements :

Classe A 105 °
Classe E 120 °
Classe B 130 °
Classe F 155 °
Classe H 180 °

Sans précision de la part du client, le transformateur est dimensionné pour une utilisation nominale, avec un échauffement qui ne porte pas atteinte aux composants de l’appareil.
La chaleur qui émane du transformateur peut paraître excessive : la température perceptible sur la surface de l’enveloppe du transformateur peut être aussi élevé que 90°C pour un transformateur qui à une élévation de température de 160°C (Echauffement moyen 125° + température ambiant35°C en classe d’isolation H) et qui fonctionne à pleine capacité.
Conséquence des sur-échauffements :
Dégradation des propriétés des matériaux isolants entrainant un vieillissement prématuré du transformateur.

Les causes probables incriminées dans un bruit et l’échauffement anormal sur un transformateur :

  • La vibration de l’enveloppe métallique
  • Un désimbriquage du circuit magnétique suite à un choc de manutention ou de transport
  • Une mauvaise position des barrettes de commutatation des prises de réglage
  • Ouvertures de l’enveloppe obstruées ou il y à trop de poussières sur le noyau et les enroulements.
  • Surcharges de courant et de tension :
    • Démarrage / blocage de moteurs électriques
    • Harmoniques
    • Court-circuit
    • Enclenchement
    • Sur-induction
    • Fréquence

Préconisations relatives d’installation du transformateur :

  • Faire le choix approprié de la tension d’alimentation et d’utilisation.
  • Faire le choix approprié de sa capacité de puissance.
  • Eviter l’installation prés de surfaces réfléchissant les ondes acoustiques.
  • Eviter l’installation dans des endroits restreints.
  • Si possible choisir un endroit où le son n’est pas nuisible.
  • Si l’installation prés de surfaces réfléchissant les ondes acoustiques est inévitable, s’assurer d’utiliser un matériel acoustique entre le transformateur et cette surface afin de limiter la transmission.
  • Eviter l’installation sur une surface de faible masse afin de réduire la transmission du bruit.
  • Si possible installer le transformateur sur des plots antivibratoires de dimensions et de caractéristiques appropriées.
  • Eviter tout raccordement rigide afin de d'eviter de propager la transmission : des raccordements flexibles sont fortement recommandés.
  • Vérifier l’assemblage et que la quincaillerie soit bien serrée.
  • S’assurer que l’installation du transformateur soit de niveau.

Maintenance :

Le transformateur ne requiert presque pas de maintenance lorsque celui-ci fonctionne dans un environnement normal.
Vérification annuel :

  • Des connexions : resserrages
  • Dépoussiérages : enlever l’accumulation de poussiéres

FAQ

  • Le magnétique de votre transformateur est chaud
    • si la température est < 120° même à vide, cela reste dans des plages normales
    • Vérifier la tension d'alimentation (une surtension provoque un echauffement)
    • Vérifier la présence d'harmoniques
  • Le bobinage de votre transformateur est chaud
    • si la température du point chaud est inferieure à la température maximun de la classe thermique (ex H :180 °)
    • Vérifier l'intensité d'alimentation (une surtintensité provoque un echauffement)
    • Vérifier la tension d'alimentation (une surtension provoque un echauffement)
    • Vérifier la présence d'harmoniques
  • Le transformateur est bruyant
    • Le bruit est une caractéristique inhérente du transformateur. C'est un produit industriel
    • Vérifier la tension d'alimentation (une saturation intensifie le bruit)
    • Vérifier la présence d'harmoniques (une saturation intensifie le bruit)
    • Vérifier si ce n'est pas le coffret qui vibre (vis non bloquées ,tole tordue ...)
    • Résonance du sol ou autre
    • Sur demande, on peut fabriquer des produits anti-bruit
  • Les bornes ou les câbles sont chaud
    • Vérifier le serrage

Les régimes de neutre

Schéma TT: type d'installation dans lequel un point de la source d'alimentation, généralement le neutre, est relié directement à une prise de terre et dans lequel les masses sont reliées directement à la terre, d'où il résulte qu'un courant de défaut entre un conducteur de phase et la masse, tout en ayant une intensité inférieure à celle d'un courant de court-circuit, peut cependant provoquer l'apparition d'une tension de contact supérieure à la tension limite conventionnelle de sécurité.

Schéma IT: type d'installation dans lequel la source d'alimentation est isolée ou présente un point, généralement le neutre, relié à la terre par une impédance de valeur suffisamment élevée pour qu'un premier défaut d'isolement entre un conducteur de phase et la masse ne provoque pas l'apparition d'une tension de contact supérieure à la tension limite conventionnelle de sécurité.

Schéma TN: type d'installation dans lequel un point de la source d'alimentation, généralement le neutre, est relié à la terre et dans lequel les masses sont reliées directement à ce point de telle manière que tout courant de défaut franc entre un conducteur de phase et la masse soit un courant de court-circuit.

  • Il se divise en:
    • Schéma TN-C: type d'installation TN dans lequel les conducteurs neutre et de protection sont confondus en un seul conducteur appelé conducteur PEN. Ce schéma est interdit pour les installations en câbles souples dont la section des conducteurs est inférieure à 10 mm² pour le Cuivre, et 16 mm² pour l'Aluminium. Dans ce cas précis, il sera obligatoire de fonctionner sous le schéma TN-S.
    • Schéma TN-S: type d'installation TN dans lequel le conducteur neutre et le conducteur de protection sont séparés.

Les cablages

  • monophasés:
    • primaires
    • secondaire

    • (*) voir regime de neutre
  • triphasé:
    • primaires triangle
    • primaires etoile/zig zag

    • nous déconseillons fortement la connexion du neutre sur les primaires des transformateurs

    • secondaire triangle
    • secondaire etoile/zig zag

    • (*) voir regime de neutre
  • un exemple : transformateur triphasé 400+-5 D//400+N Y, tension reseaux 380V regime TNS
    • primaires
    • secondaire etoile
  • triphasé:
    • auto-transfo 230/400+N en abaisseur

    • (*) voir regime de neutre
    • auto-transfo 230/400+N en elevateur

    • (*) voir regime de neutre

Les indices de protections