FICHE REFERENCE Séance 26

Transcription

1 Thème n 2 : USINE DE PREFABRICATION EN BETON ARME (PBA) TRANSFORMATEURS DE DISTRIBUTIONS OBJECTIFS : Vous devrez être capable de : S-3 DISTRIBUTION : Les transformateurs ÉNONCER le nom et le rôle des divers éléments constitutifs (primaire, secondaire, circuit magnétique et refroidissement. DECODER une plaque signalétique, DESSINER le couplage en triphasé, Afin d éviter des pertes en lignes par effets Joules, P j =R.I 2, dans les lignes de transport ou de distribution d énergie électrique, on doit abaisser l intensité donc, à puissance constante, élever la tension. Les transformateurs sont là pour résoudre ce problème, ils permettent d adapter la tension HT en BT, soit en éleveur, soit en abaisseur de tension. I/ CONSTITUTION :.) Rappels: a- Principe de fonctionnement: Soit un circuit magnétique sur lequel on réalise deux enroulements, un relié à un générateur, le circuit primaire,( U I N ); l autre relié au récepteur, le circuit secondaire (U 2 I 2 N 2 ). On alimente le primaire avec une tension U, qui va produire un flux et un champ magnétique dans les deux bobines, d où la production d une force électromotrice e 2, faisant circuler un courant I 2 dans la mesure où le circuit du secondaire est fermé. Thème 2 Fiche réf2_distrib_transfos_ PBA_2008_Prof /8

2 dφ Δφ e = N = N = dt Δt Δi L Δt Lorsque l enroulement du primaire est alimenté, U, un flux ϕ variable ( ϕ) est créé qui induit une force électromotrice e. D après les expressions précédentes, cette force est fonction de la variation du courant ( i) par rapport au temps ( t), fois l inductance L. Primaire : convention récepteur Secondaire : convention générateur b- Formules: U U 20 2 m = = = N N I I 2 Avec m = le rapport de transformation. m> élévateur de tension m< abaisseur de tension Théorème de BOUCHEROT : U = 4,44.B.S.N.f avec Φ = B.S Avec: B = le champ magnétique en tesla (T). S = section en m2. f = fréquence en hertz. Thème 2 Fiche réf2_distrib_transfos_ PBA_2008_Prof 2/8

3 .2) Constitution: a- Le circuit magnétique: Le circuit magnétique ou ferromagnétique, est un empilage de tôles d acier + silicium, fortement magnétisable. (visualisation d un transformateur) Afin de diminuer les pertes fer, pour l hystérésis, la courbe de saturation B = f(h) sera choisie pour un cycle le plus étroit possible, pour les pertes par courants de Foucault, l empilage des plaques sera dans le sens du flux. b- Le circuit électrique (enroulements): Deux circuits distincts; le primaire alimenté par le réseau se comporte comme un récepteur, le secondaire qui alimente le circuit de charge se comporte comme un générateur. Afin d éviter les pertes de flux entre les enroulements, il y a toujours un primaire et un secondaire sur le même noyau..3) Classifications des transformateurs: Petits Spécialisés de Distribution Transport & Interconnexion P< kva en <P<25 kva /poteaux: 2000<P<350MVA monophasé en monophasé ou P = kva triphasé /postes: 00<P<2000kVA Thème 2 Fiche réf2_distrib_transfos_ PBA_2008_Prof 3/8

4 II/ CARACTERISTIQUES DES TRANSFORMATEURS: De part sa constitution même le transformateur est défini par ses caractéristiques électriques et de construction. 2.) Caractéristiques électriques: a- Puissance nominale (assignée) Pu b- Tensions nominales (assignées) Un c- Fréquences 50 Hz (60 Hz, système anglo-saxon). d- Prises de réglages Prises manoeuvrables, hors tension, au niveau du primaire, pour adapter la tension d alimentation U 2. e- Pertes Pertes à vide ( I 2 =0), pertes en charge. f- Courant nominal (assigné) In g- Tension de court circuit (U 2 =0) Ucc 2.2) Caractéristiques de construction: Deux types de refroidissements: Par huile Par air Exemple: O N A N Nature du. diélectrique O L G A S lettre 2 lettre 3 lettre 4 lettre huile minérale diélectrique chloré gaz air isolant solide mode de circulation du diélectrique N F D naturel forcée forcée et dirigée dans les enroulements O L G A S fluide de refroidissement symboles de la première lettre mode de circulation du fluide N F D symboles de la seconde lettre O diélectrique composé d huile minérale, N circulation du diélectrique naturelle, A refroidissement par air, N circulation du fluide naturelle (non forcée). Thème 2 Fiche réf2_distrib_transfos_ PBA_2008_Prof 4/8

5 III/ COUPLAGE DES TRANSFORMATEURS: Afin d assurer une continuité de l alimentation, lors de variations de consommation d énergie, il est intéressant de pouvoir coupler des transformateurs en parallèle. Afin de ne pas perturber le réseau déjà existant, il est capital que certaines conditions de couplages soient remplies. ) Conditions de couplage: Puissance: La puissance totale disponible est la somme des puissances des transformateurs. Si les puissances sont différentes, celle du plus gros ne doit pas dépasser deux fois celle du plus petit. Réseau: Les transformateurs sont alimentés par le même réseau. Connexion: Mêmes longueurs de connexions surtout côté BT. Mêmes indices horaires (voir ci-dessous) Tensions: Tensions de court circuit égales à 0% près ; tensions secondaires, U 2n, égales à 0,4% près, quelle que soit la charge. Thème 2 Fiche réf2_distrib_transfos_ PBA_2008_Prof 5/8

6 2 ) Couplage des enroulements: 2.) Couplage étoile: 2 3 N Il permet de bénéficier du neutre, et d abaisser la tension aux bornes des U bobines à, par contre le courant 3 dans les enroulements est le courant en ligne I. Donc les enroulements basse tension sont en étoile. 2.2) Couplage triangle: 2 3 Pas de neutre accessible, il permet d abaisser le courant dans les bobines à I, mais la tension entre les 3 bobines est la tension entre phases U. Donc les enroulements haute tension sont en triangle. 2.3) Couplage zigzag: 2 3 N C est un montage étoile particulier, il permet grâce au déphasage de chaque demibobine une meilleure répartition des tensions BT d un réseau déséquilibré. Thème 2 Fiche réf2_distrib_transfos_ PBA_2008_Prof 6/8

7 3 ) Désignation des couplages: exemple D y ère Lettre: Couplage primaire (HT) D: Triangle Y: Etoile Z: Zigzag 2ième Lettre: Couplage secondaire(bt) d: Triangle y: Etoile z: Zigzag Indice horaire (0-): Déphasage tension primaire et secondaire. Chaque angle est proportionnel à 30 =π/6. 4 ) Représentation graphique: Thème 2 Fiche réf2_distrib_transfos_ PBA_2008_Prof 7/8

8 5 ) Plaque signalétique: 4) PROTECTION DES TRANSFORMATEURS: ) En amont (primaire HT): Contre les surtensions on emploie des limiteurs de tensions, contre la foudre, des parafoudres. 2 ) Du transformateur: * Surchauffe. * Défaut d isolement. * Défaut de masse. 3 ) En aval (secondaire BT): Surcharge et court circuit (disjoncteur magnéto-thermique). Thème 2 Fiche réf2_distrib_transfos_ PBA_2008_Prof 8/8