Transformateurs : objectif, classification, données nominales des transformateurs

Transformateurs — convertisseurs statiques électromagnétiques d'énergie électrique. Les transformateurs sont des dispositifs électromagnétiques qui sont utilisés pour convertir le courant alternatif d'une tension en courant alternatif d'une autre tension à la même fréquence et pour transférer électromagnétiquement l'énergie électrique d'un circuit à un autre.

«Un transformateur est un dispositif électromagnétique statique conçu pour convertir un système de courant alternatif — primaire — en un autre — secondaire de même fréquence, qui a généralement d'autres caractéristiques, notamment une tension différente et un courant différent» (Machines Piotrovsky LM Electric).

Le but principal des transformateurs est de modifier la tension alternative. Les transformateurs sont également utilisés pour convertir le nombre de phases et la fréquence.

Les transformateurs de courant sont appelés dispositifs conçus pour convertir un courant de toute amplitude en un courant admissible pour les mesures avec des instruments normaux, ainsi que pour alimenter divers relais et bobines d'électroaimants.Le nombre de tours de l'enroulement secondaire du transformateur de courant w2> w1.

Une caractéristique des transformateurs de courant est leur fonctionnement dans un mode proche du court-circuit, puisque leur enroulement secondaire est toujours fermé avec une petite résistance.

Les transformateurs de tension sont appelés dispositifs conçus pour convertir le courant alternatif haute tension en courant alternatif basse tension et alimenter les bobines parallèles des compteurs et des relais. Le principe de fonctionnement et la conception des transformateurs de tension sont similaires au principe de fonctionnement des transformateurs de puissance. Le nombre de tours de l'enroulement secondaire est w2 <w1, car tous les transformateurs de tension de mesure sont de type abaisseur.

Le principe de fonctionnement des transformateurs de tension:

La particularité du fonctionnement du transformateur de mesure de tension est que son enroulement secondaire est toujours fermé à une résistance élevée, et le transformateur fonctionne dans un mode proche du mode veille, car les appareils connectés consomment un courant négligeable.

Les plus courants sont les transformateurs de tension d'alimentation, qui sont produits par l'industrie électrique pour une capacité de plus d'un million de kilovolts-ampères et pour des tensions allant jusqu'à 1150 - 1500 kV.

Conception du transformateur de puissance :

Pour la transmission et la distribution de l'énergie électrique, il est nécessaire d'augmenter la tension des turbogénérateurs et des hydrogénérateurs installés dans les centrales électriques de 16 à 24 kV aux tensions de 110, 150, 220, 330, 500, 750 et 1150 kV utilisées dans les lignes de transmission et après le réduire à nouveau à 35 ; dix; 6 ; 3 ; 0,66 ; 0,38 et 0,22 kV pour l'utilisation de l'énergie dans l'industrie, l'agriculture et la vie quotidienne.

Étant donné que de multiples transformations ont lieu dans les systèmes électriques, la puissance des transformateurs est 7 à 10 fois supérieure à la puissance installée des générateurs dans les centrales électriques.

Les transformateurs de puissance sont principalement fabriqués pour une fréquence de 50 Hz.

Les transformateurs de faible puissance sont largement utilisés dans diverses installations électriques, systèmes de transmission et de traitement d'informations, navigation et autres appareils. La gamme de fréquences à laquelle les transformateurs peuvent fonctionner va de quelques hertz à 105 Hz.

Selon le nombre de phases, les transformateurs sont divisés en monophasé, biphasé, triphasé et multiphasé. Les transformateurs de puissance sont principalement fabriqués en conception triphasée. Pour une utilisation dans les réseaux monophasés sont produits transformateurs monophasés.

Classification des transformateurs par le nombre et les schémas de connexion des enroulements

Les transformateurs ont deux enroulements ou plus qui sont connectés par induction les uns aux autres. Les enroulements qui consomment de l'énergie du réseau sont appelés primaires... Les enroulements qui fournissent de l'énergie électrique au consommateur sont appelés secondaires.

Les transformateurs polyphasés ont des enroulements connectés dans une étoile ou un polygone à faisceaux multiples. Les transformateurs triphasés ont une connexion étoile-triangle à trois faisceaux.

Schémas de connexion de l'enroulement d'un transformateur de puissance :

Transformateurs élévateurs et abaisseurs

En fonction du rapport des tensions des enroulements primaire et secondaire, les transformateurs sont divisés en élévateur et abaisseur... V transformateur élévateur l'enroulement primaire est basse tension et le secondaire est haut. Transformateur abaisseur V inverse, le secondaire est basse tension et le primaire est haut.

On les appelle transformateurs à un primaire et un secondaire à double enroulement... Des transformateurs assez répandus à trois enroulements trois enroulements pour chaque phase, par exemple deux côté basse tension, un côté haute tension ou inversement. Les transformateurs polyphasés peuvent avoir plusieurs enroulements pour haute et basse tension.

Classification des transformateurs par conception

De par leur conception, les transformateurs de puissance sont divisés en deux types principaux - huile et sec.

Transformateurs à huile V le circuit magnétique avec enroulements est situé dans un réservoir rempli d'huile de transformateur, qui est un bon isolant et agent de refroidissement.

Les transformateurs secs sont refroidis par air. Ils sont utilisés dans des locaux résidentiels et industriels où le fonctionnement d'un transformateur immergé dans l'huile n'est pas souhaitable. L'huile de transformateur est inflammable et peut endommager d'autres équipements si le réservoir n'est pas scellé. En savoir plus sur ce type de transformateur ici : Transformateurs secs

Conformément aux documents normatifs, les caractéristiques de conception du transformateur sont reflétées dans la désignation de son type et de ses systèmes de refroidissement.

Type de transformateur :

• Autotransformateur (pour monophasé O, pour triphasé T)-A
• Bobine basse tension — P
• Blindage diélectrique liquide avec couverture d'azote sans détendeur — Z
• Exécution en résine coulée — L
• Transformateur à trois enroulements — T
• Transformateur de commutateur de charge-N
• Transformateur sec refroidi par air naturel (généralement la deuxième lettre de la désignation du type) ou version pour les besoins auxiliaires des centrales électriques (généralement la dernière lettre de la désignation du type) - C
• Joint de câble — K
• Entrée de bride (pour les postes de transformation complets) — F

Transformateur d'huile de puissance TM-160 (250) kVA

Systèmes de refroidissement des transformateurs secs :

• Air naturel avec conception ouverte — S
• Air naturel au design protégé — SZ
• Conception étanche à l'air naturel — SG
• Air avec circulation d'air forcée — SD

Systèmes de refroidissement pour transformateurs à huile :

• Circulation naturelle de l'air et de l'huile — M
• Circulation d'air forcée et circulation d'huile naturelle — D
• Circulation d'air naturelle et circulation d'huile forcée avec flux d'huile non dirigé — MC
• Circulation d'air naturelle et circulation d'huile forcée avec flux d'huile dirigé — NMC
• Circulation forcée d'air et d'huile avec débit d'huile non directionnel — CC
• Circulation forcée d'air et d'huile avec débit d'huile directionnel — NDC
• Circulation forcée d'eau et d'huile avec écoulement d'huile non directionnel — C
• Circulation forcée d'eau et d'huile avec débit d'huile dirigé — NF

Systèmes de refroidissement pour transformateurs à liquide diélectrique ininflammable :

• Refroidissement diélectrique liquide avec circulation d'air forcée — ND
• Liquide diélectrique non inflammable Refroidissement par flux diélectrique liquide dirigé par air forcé - NND

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Avec les transformateurs, ils sont largement utilisés autotransformateurs, où il y a une connexion électrique entre les enroulements primaire et secondaire. Dans ce cas, la puissance d'un enroulement de l'autotransformateur à un autre est transmise à la fois par un champ magnétique et par une communication électrique.Les autotransformateurs sont conçus pour une puissance élevée et une haute tension et sont utilisés dans les systèmes d'alimentation et sont également utilisés pour la régulation de la tension dans les installations à faible puissance.

Données nominales pour les transformateurs

Les données nominales du transformateur, pour lequel il est conçu avec une garantie usine de 25 ans, sont indiquées sur la plaque signalétique du transformateur :

• puissance apparente nominale Snom, KV-A,

• tension nominale de ligne Ulnom, V ou kV,

• courant nominal de la ligne AzIn A,

• la fréquence nominale est, Hz,

• nombre de phases,

• circuit et groupe de connexion des bobines,

• tension de court-circuit Uc,%,

• mode de fonctionnement,

• méthode de refroidissement.

La plaque contient également les données nécessaires à l'installation : poids total, poids d'huile, poids de la partie mobile (active) du transformateur. Le type de transformateur est spécifié conformément à GOST pour les marques et le fabricant du transformateur.

Puissance nominale d'un transformateur monophasé Snom =U1nom I1nom, triphasé

où U1lnom, U1phnom, I1lnom et I1fnom — respectivement nominaux valeurs de ligne et de phase des tensions et courants.

La tension nominale du transformateur correspond aux tensions à vide ligne à ligne des enroulements primaire et secondaire du transformateur. Par courants nominaux des enroulements primaire et secondaire du transformateur, les courants sont pris calculés en fonction de la puissance nominale à la tension nominale primaire et secondaire.

En raison de leurs méthodes de construction et de calcul communes, les transformateurs peuvent être classés en réacteurs, selfs de saturation et dispositifs de stockage inductifs supraconducteurs.