Le but d’un transformateur est d’abaisser ou d’élever la tension en courant alternatif (AC).

Qu’est ce qu’un transformateur :

 

 

Appareil statique à induction électromagnétique destiné à transformer un système de courant alternatif en un ou plusieurs systèmes de courants alternatifs de même fréquence, d’intensité et de tension généralement différente.

Principe :
Le transformateur reçoit le courant primaire I1 sous une tension primaire U1, et, en général, restitue un courant secondaire I2 d’intensité différente du courant primaire et sous une tension différente U2.

Fonctionnement
“Tout enroulement soumis à un flux variable, généré par une tension variable, crée à travers une section d’un circuit magnétique donné, une force électromotrice induite à ses bornes, proportionnelle au nombre de spires de cet enroulement”.

Cette force électromotrice détermine la tension aux bornes du transformateur, par la formule de Boucherot :

U = 4,44 Bmax x N x S x f

U = tension aux bornes de l’enroulement primaire ou secondaire.
Bmax = valeur maximale du champ magnétique dans le circuit magnétique.
N = nombre de spires de l’enroulement primaire ou secondaire.
S = section du circuit magnétique.
f = fréquence d’alimentation du transformateur exprimée en Hertz.

Schéma équivalent du transformateur
Tout circuit polyphasé est une combinaison de circuits monophasés et par conséquent, nous pouvons schématiser le transformateur en monophasé comme suit :

 

 

Nous pouvons ramener au primaire l’impédance du secondaire du transformateur en la multipliant par le rapport de transformation “k” au carré.

Nous avons donc :

 

 

Le circuit magnétique
Il est constitué de tôles magnétiques à cristaux orientés sur lesquelles sont disposés 2 enroulements parcourus, l’un par le courant I1 , l’autre par le courant I2 .
Il est caractérisé par les pertes à vide (Po), appelées aussi pertes fer : elles regroupent les pertes par hystérésis, par courant de Foucault, les pertes par effet Joule (négligeable), les pertes diélectriques (négligeable).
Le choix de la qualité des tôles, du mode de découpage et d’assemblage conditionne les performances du circuit magnétique.

Les enroulements
Les enroulements se caractérisent par :
Leur rapport de transformation “k”, qui correspond au rapport des tensions primaires et secondaires :

 

 

Leur couplage :
Le couplage de la plus haute des tensions (HTA) est en majuscule et la plus basse en minuscule (BT).
Si le neutre est sorti, nous avons : YN ou yn / ZN ou zn

 

 

L’indice horaire permet de préciser le déphasage, multiple de 30°, entre l’enroulement HTA et l’enroulement BT.
Exemple : Dyn 11= HTA en triangle (D) et BT en étoile (y) avec neutre sorti.

L’indice horaire indique un déphasage de 30° entre les bornes HTA et BT.
Le sens de rotation est anti-horaire.

Leurs pertes en court-circuit (Pcc) :
Appelées également pertes dues à la charge ou pertes cuivre, (même pour des transformateurs en aluminium !). Elles se composent des pertes Joule ou ohmiques (RI²) et des pertes par courants de Foucault.
Ces pertes s’expriment à la température de référence normalisée 75°C selon la norme IEC et sont proportionnelles au carré de la charge.

Les enroulements :
Les technologies utilisées pour les enroulements en cuivre ou en aluminium assurent au transformateur la tenue au court-circuit, conformément aux normes en vigueur.
D’autre part :
– le séchage au four permet l’élimination de toute présence d’humidité dans la partie active.
– le remplissage sous vide pour l’imprégnation des enroulements et l’élimination de l’air dans la cuve.

Ces 2 opérations garantissent au transformateur d’excellentes performances (tenue au choc de foudre).

Les diélectriques :
Les diélectriques liquides les plus utilisés sont de type huile minérale (O1). La teneur en PCB (1)
et en PCBT (2) est garantie inférieure ou égale au seuil minimum de mesure de 2 ppm (partie par million).
1) (PolyChloroBiphényles, contenus dans les Askarels, comme par exemple les Pyralènes)
2) (PolychloroBenzylToluènes, contenus dans l’Ugilec)

Les essais
Les essais effectués sur les transformateurs ont pour but d’assurer la conformité des caractéristiques électriques et thermiques avec les spécifications de la commande.
Ils sont de 3 sortes :
– les essais individuels (dits “de routine”)
– les essais de type
– les essais spéciaux.

Exemple essai aux chocs de foudre : Vérifier la tenue au choc de foudre de chaque enroulement
par rapport à la masse, par rapport aux autres enroulements et le long de l’enroulement essayé.

 

 

Valeurs des tensions de choc :

 

 

Et bien d’autres essais et mesures :

L’essai diélectrique par tension induite : Cet essai permet la détection d’un ou de plusieurs éventuels
défauts entre les spires des enroulements.

L’essai diélectrique par tension appliquée : Vérifier la tenue diélectrique du transformateur (caractéristiques isolantes de l’huile et des enroulements), à fréquence industrielle (50 Hz), de l’enroulement par rapport à la masse et aux autres enroulements.

Mesures des pertes à vide et du courant à vide : Caractériser les pertes à vide, le courant à vide du
transformateur, vérifier que ces caractéristiques sont conformes à la norme en vigueur (norme IEC 76-1).

Mesures de la résistance des enroulements HTA et BT : Mesurer la résistance ohmique de chacun des enroulements du transformateur.

Mesures de la tension de court-circuit et des pertes dues à la charge : Mesurer les pertes cuivre du transformateur (Pcc), mesurer la tension de court-circuit (Ucc).

Mesure du rapport de transformation et vérification du symbole de couplage : Vérifier la conformité du couplage du transformateur, vérifier la conformité du rapport de transformation k sur chaque prise par rapport aux valeurs garanties.

L’essai d’échauffement : Déterminer l’échauffement de l’huile (DT huile), déterminer l’échauffement des enroulements HTA et BT, vérifier la puissance nominale de l’appareil (KVA).

Mesure des décharges partielles : L’objectif de cet essai est de déterminer l’état diélectrique global du transformateur.

Mesure du niveau de bruit : Comparer le bruit généré par le transformateur à celui fixé par la norme.

France Transfo conçoit et fabrique des transformateurs de distribution et de puissance pour des applications variées partout dans le monde.

Au 1er octobre 2010, la marque France Transfo devient Schneider Electric, assurant ainsi une cohérence globale avec le groupe.
Les usines de fabrication restent en France, avec la qualité et les exigences que l’on connait pour assurer le meilleur service client.

La vidéo ci-dessous décrit la fabrication d’un transformateur à huile minérale