Transformateurs triphasés Step-Up Vs. Step-Down

Entreprise & Industrie

Bienvenue sur Thomas Insights – chaque jour, nous publions les dernières nouvelles et analyses pour tenir nos lecteurs au courant de ce qui se passe dans l’industrie. Inscrivez-vous ici pour recevoir les meilleures histoires du jour directement dans votre boîte de réception.

Un transformateur (alias transformateurs élévateurs et abaisseurs) est un dispositif utilisé pour ajuster les niveaux de courant et de tension dans un circuit de courant alternatif (CA). Lorsqu’ils font partie d’un circuit de transmission de courant alternatif, les transformateurs sont utilisés pour augmenter la tension de transmission à une valeur plus élevée afin de réduire les pertes de puissance, puis pour la réduire à des niveaux sûrs pour les clients et les équipements. Cette transformation de la tension est réalisée par induction électromagnétique.

Un transformateur monophasé simple comporte deux bobines, une primaire et une secondaire, enroulées sur un noyau magnétique commun. Lorsqu’une puissance électrique est appliquée au primaire, une tension est induite dans le secondaire. Le rapport entre les tensions primaire et secondaire sera le même que le rapport entre le nombre de spires de l’enroulement primaire et de l’enroulement secondaire, appelé le rapport des spires. La tension et le courant partagent une relation inverse, donc le courant dans l’enroulement de bobine secondaire sera réduit par le même rapport pour lequel la tension a été augmentée, conservant ainsi la puissance globale dans les enroulements primaires et secondaires.

Dans les systèmes de transmission de puissance, cependant, les transformateurs triphasés sont le plus souvent utilisés. Dans les circuits triphasés équilibrés, la tension alternative de chaque phase présente une différence de phase de 120 degrés par rapport à la phase suivante. Les transformateurs triphasés sont composés de trois enroulements primaires et de trois enroulements secondaires, enroulés en étoile ou en triangle. Ce type de transformateur fonctionne sur le même principe de base que les transformateurs monophasés.

Ci-après, nous allons approfondir les différences entre les transformateurs triphasés élévateurs et les transformateurs triphasés abaisseurs.

Qu’est-ce qu’un transformateur élévateur ?

Un transformateur élévateur est utilisé pour augmenter la tension de transmission afin de réduire les pertes en ligne. En augmentant la tension, le courant de ligne diminue proportionnellement, et la perte de puissance due à la résistance des câbles est réduite. La diminution du courant permet également de réduire la taille des conducteurs à des diamètres plus petits. Généralement, l’électricité est produite à 11 kV et transmise à 22 kV, ou 44 kV et des niveaux de tension plus élevés. Les transformateurs élévateurs sont utilisés à ce stade pour augmenter la tension de transmission à ces niveaux. Une autre application des transformateurs élévateurs est dans les circuits de moteurs, où ils sont utilisés comme démarreurs pour les moteurs électriques, car la tension plus élevée est capable d’initier la rotation du moteur et de surmonter la résistance au démarrage.

En raison de la valeur relativement élevée du courant primaire, ces transformateurs ont des enroulements primaires construits en cuivre épais et isolé. Outre le nombre de spires primaires et secondaires, la tension secondaire d’un circuit triphasé dépend également du type de configuration des enroulements utilisés. Par exemple, une connexion triangle-étoile, dans laquelle les enroulements primaires sont connectés en triangle et les enroulements secondaires sont connectés en étoile, entraîne une augmentation de la tension de ligne d’un facteur de 1,732, soit la racine carrée de 3, multipliée par le rapport des tours. Ce facteur doit être pris en compte lors du calcul du rapport de transformation requis d’un transformateur triphasé pour obtenir la valeur de tension élévatrice souhaitée.

Qu’est-ce qu’un transformateur abaisseur ?

À l’extrémité d’une ligne de transmission, la tension de transmission élevée doit être réduite à des valeurs inférieures car la distribution de l’énergie et, en fin de compte, la consommation d’énergie, se fait à des tensions beaucoup plus basses. Comme la plupart des appareils électriques fonctionnent à des tensions de l’ordre de 240 V, il est essentiel que la tension de transmission de la gamme kV soit abaissée de manière drastique. Les transformateurs abaisseurs triphasés sont employés dans de tels cas.

Utilisant les mêmes principes qu’un transformateur élévateur, ces dispositifs transforment la puissance haute tension et faible courant du primaire en puissance haute tension et faible courant du secondaire. Les tensions secondaires typiques sont de l’ordre de quelques centaines de volts, et ces transformateurs sont équipés d’enroulements en cuivre épais dans les bobines secondaires afin de supporter les courants secondaires plus élevés résultant de la tension abaissée. Dans une configuration étoile-triangle, la tension est automatiquement abaissée par le même facteur de 1,732, ou la racine carrée de 3, multiplié par le rapport des spires.

La polyvalence des transformateurs triphasés

Les transformateurs triphasés sont utilisés universellement dans une large gamme de systèmes électriques, dans les circuits de transmission et de distribution. Ces transformateurs peuvent également être employés dans toute industrie utilisant des équipements triphasés spécialisés. Comme ils assurent l’isolation électrique entre deux parties d’un circuit, ils peuvent améliorer considérablement la sécurité tout en permettant des solutions plus légères et plus compactes que celles offertes par trois transformateurs monophasés fournissant la même quantité de puissance. De plus, un transformateur triphasé équilibré fournit une puissance avec des caractéristiques électriques améliorées par rapport à ce qui est possible en utilisant trois transformateurs monophasés indépendants. Pour ces raisons, les transformateurs triphasés servent de composants intégraux dans tous les types d’installations électriques modernes.