Transformateur de puissance

Il existe plusieurs types de transformateurs de puissance, chacun étant conçu pour des applications et des besoins de distribution d'énergie spécifiques. Voici quelques-uns des types courants :

1. Transformateurs de type noyau :Ce sont les transformateurs les plus couramment utilisés. Ils sont constitués d'un noyau magnétique constitué de tôles d'acier au silicium, qui forment un circuit magnétique fermé. Les enroulements sont placés autour du noyau. Les transformateurs à noyau sont généralement plus petits et plus légers que les transformateurs à coque.

2. Transformateurs de type coque :Ceux-ci ont un noyau magnétique en forme de coquille de crabe, avec des pattes qui se courbent vers l’intérieur pour former un chemin magnétique continu. Les transformateurs de type coque sont moins sensibles à la surchauffe induite par un défaut-et sont souvent utilisés pour des puissances nominales plus élevées.

3. Autotransformateurs :Un autotransformateur est un type de transformateur comportant un seul enroulement. Il fonctionne sur le principe de la régulation de tension par impédance, permettant des conceptions simples et compactes. Les autotransformateurs sont souvent utilisés pour les applications basse-tension et lorsqu'un contrôle précis de la tension est requis.

4. Transformateurs de distribution :Il s'agit généralement de petits transformateurs de puissance utilisés pour abaisser la tension du niveau de transmission au niveau utilisé dans les appareils domestiques et professionnels. Les transformateurs de distribution sont généralement montés sur socle, sur poteau ou sont des unités-autoportantes situées dans des sous-stations électriques-.

5. Transformateurs de puissance :Ce sont de grandes unités utilisées dans les systèmes de transport et de distribution d’énergie électrique. Ils sont évalués en termes de capacité de traitement de puissance et présentent des caractéristiques de rendement et de régulation élevées adaptées aux tensions et courants élevés.

6. Transformateurs de mesure :Il s'agit notamment des transformateurs de courant (TC) et des transformateurs de potentiel (PT), conçus pour mesurer la puissance électrique sur les lignes à haute tension-. Les transformateurs de mesure réduisent les tensions et les courants élevés à des niveaux adaptés à la mesure et à l'enregistrement.

7. Transformateurs secs- :Ceux-ci n'utilisent aucun milieu diélectrique liquide et dépendent de l'air pour isoler les enroulements. Ils sont souvent utilisés à l’intérieur où le risque d’incendie est préoccupant.

8. Transformateurs immergés dans l'huile :Ceux-ci utilisent de l’huile minérale comme liquide de refroidissement et isolant. Ils sont largement utilisés à l'extérieur en raison de leurs excellentes propriétés de refroidissement et de leur tolérance aux températures élevées.

9. Transformateurs de régulation (sur-changeurs de prises en charge) :Ces transformateurs disposent d'un mécanisme de réglage qui permet de modifier le rapport de transformation lorsque le transformateur est sous charge. Ceci est utilisé pour réguler la tension de sortie malgré les variations de charge et de tension d'entrée.

10. Transformateurs-à semi-conducteurs :Il s’agit de technologies émergentes qui utilisent l’électronique de puissance pour contrôler dynamiquement la tension et la fréquence de sortie. Ils devraient jouer un rôle important dans les réseaux intelligents et les systèmes de ressources énergétiques distribuées.

Un transformateur de puissance se compose de plusieurs composants clés qui fonctionnent ensemble pour convertir efficacement l'énergie électrique d'un niveau de tension à un autre. Voici un aperçu de ces composants :

1. Noyau :Le noyau est le composant magnétique qui fournit un chemin au flux magnétique produit par le courant dans les enroulements. Il est généralement fabriqué à partir de tôles d'acier au silicium pour réduire les pertes d'énergie dues aux courants de Foucault.

2. Enroulements :Il y a au moins deux enroulements dans un transformateur : l'enroulement primaire et l'enroulement secondaire. Ces enroulements sont des bobines de fil électriquement isolées les unes des autres et enroulées autour du noyau. L'enroulement primaire est connecté à la tension d'entrée, tandis que l'enroulement secondaire fournit la tension de sortie après transformation.

3. Enroulement du robinet :Certains transformateurs ont des enroulements supplémentaires appelés enroulements de prise, qui permettent des ajustements de tension sans modifier physiquement les enroulements. Ceci est particulièrement utile pour compenser les chutes de tension sur de longues distances.

4. Isolation :Pour éviter les courts-circuits entre les enroulements et le noyau, différents types de matériaux isolants sont utilisés. Ceux-ci peuvent inclure du papier, du vernis et des matériaux synthétiques qui assurent l'isolation électrique et résistent aux contraintes thermiques.

5. Reniflard :Dans les transformateurs à huile-, un reniflard est installé pour filtrer l'air qui pénètre dans le réservoir du conservateur lorsque le transformateur refroidit et que l'huile se contracte. Cela aide à garder l'humidité et les contaminants hors de l'intérieur du transformateur.

6. Système de refroidissement :Les transformateurs génèrent de la chaleur grâce à la résistance électrique et aux pertes magnétisantes. Des systèmes de refroidissement, qui peuvent inclure un refroidissement par air naturel, un refroidissement par air forcé avec des ventilateurs ou un refroidissement liquide avec de l'huile ou une solution de glycol, sont utilisés pour maintenir les températures de fonctionnement dans des limites sûres.

7. Réservoir :Le réservoir du transformateur abrite le noyau et les enroulements et contient le fluide de refroidissement, soit de l'huile, soit un autre liquide. Le réservoir doit être suffisamment robuste pour contenir la pression interne et résister à la corrosion.

8. Bagues :Les traversées sont des isolants qui permettent aux câbles haute tension de traverser la paroi de la cuve du transformateur sans provoquer de court-circuit.

9. Changeur de prises :Les changeurs de prises en charge (OLTC) permettent un ajustement dynamique du rapport de transformation pendant que le transformateur est sous tension. Cela permet une régulation de tension-en temps réel pour compenser les changements de tension du système.

10. Dispositifs de mesure et de protection :Les transformateurs peuvent également inclure des dispositifs de surveillance et de protection, tels que des prises de tension, des transformateurs de courant (TC), des transformateurs de potentiel (PT), des capteurs de température et des relais qui détectent les défauts et déclenchent des actions de protection.

11. Réservoir conservateur :Pour les transformateurs immergés dans l'huile-, un réservoir conservateur (souvent appelé « tambour ») est utilisé pour s'adapter à l'expansion et à la contraction de l'huile dues aux changements de température et pour séparer le gaz de l'huile.

L’entretien d’un transformateur de puissance est essentiel pour garantir sa longévité, sa fiabilité et son efficacité de fonctionnement. Les étapes suivantes doivent être suivies pour un entretien adéquat :

1. Inspection régulière :
● Inspectez visuellement le transformateur pour détecter tout signe de dommage, tel que des bosses, de la rouille ou des connexions desserrées.
● Vérifiez s'il y a des fuites d'huile du réservoir du conservateur ou d'autres composants.
● Assurez-vous que le système de refroidissement, qu'il soit naturel, à air pulsé ou à base de liquide,-fonctionne correctement.

2. Analyse d’huile :
● Effectuer des échantillons d'huile périodiques pour vérifier l'acidité, les gaz dissous, la teneur en humidité et les produits de dégradation, qui peuvent indiquer des défauts naissants.
● Surveiller le niveau et la viscosité de l'huile et faire l'appoint si nécessaire.

3. Entretien des bagues et du changeur de prises :
● Examiner l'état des bagues pour déceler des fissures ou des signes de détérioration.
● Testez et étalonnez le changeur de prises en charge-pour garantir un bon fonctionnement et ajuster les paramètres de prise si nécessaire pour la régulation de tension.

4. Surveillance thermique :
● Utilisez des caméras thermiques pour détecter les points chauds qui pourraient indiquer une surcharge, une défaillance d'isolation ou d'autres problèmes.
● Assurez-vous que l'échauffement ne dépasse pas les limites spécifiées par le fabricant.

5. Gestion des charges :
● Surveillez régulièrement la charge du transformateur pour éviter toute surcharge.
● Ajustez les charges pour les répartir uniformément entre les transformateurs s'il existe un parc d'entre eux desservant la même zone ou la même installation.

6. Nettoyage :
● Gardez le transformateur et ses environs propres pour éviter l'accumulation de poussière et de débris, ce qui pourrait entraîner une dégradation de l'isolation et des courts-circuits.

7. Mise à la terre et liaison :
● Assurez-vous que toutes les connexions de mise à la terre sont sécurisées et qu’il n’y a aucun signe de corrosion.
● Les sangles de liaison doivent être vérifiées pour leur étanchéité et leur intégrité.

8. Documents :
● Conserver des enregistrements complets des activités de maintenance, des tests et des résultats.
● Mettre à jour les journaux avec toutes les anomalies observées ou les changements de performances.

9. Conformité aux normes :
● Respectez les normes de l'industrie et les recommandations du fabricant concernant les calendriers et les pratiques de maintenance.

10. Maintenance préventive :
● Mettez en œuvre un programme de maintenance préventive qui comprend des tâches de routine telles que le nettoyage, la vérification des connexions et l'inspection des composants.

11. Planification des interventions d'urgence :
● Avoir un plan en place pour une réponse immédiate à toute panne ou anomalie du transformateur.
● Assurez-vous que les pièces de rechange sont facilement disponibles pour des réparations rapides.