CHAPITRE : 03 TRANSFORMATEUR TRIPHASE Contenu

1 Cours Electrotechnique GE 2 Ann e Universitaire 2011-2012 Page 33 CHAPITRE : 03 TRANSFORMATEUR TRIPHASE Contenu : 1 -Int r 2 2 .1-Modes de 2 .2-Choix du 3 -Fonctionnement en r gime quilibr ..36 3 .1-Indice 3 .2-D termination pratique de l indice 3 .3-Rapport de 3 .4-Sch ma monophas 4 -Marche en parall le des transformateurs triphas 4 . 4 .2-Equations 4 .3-Mise en parall le des transformateurs triphas TD N 2 : TRANSFORMATEUR triphas & marche en parall Cours Electrotechnique GE 2 Ann e Universitaire 2011-2012 Page 34 a A N2 N1 A a A B N2 N1 b b B B C N2 N1 c c C C Le TRANSFORMATEUR triphas 1 -Int r t La production de l nergie lectrique et son transport se fait g n ralement en triphas Par ailleurs on d montre facilement que le transport de l nergie en haute tension est plus conomique d o la n cessit d employer des transformateurs l vateurs la sortie de centrale de production et abaisseur tout proche des centres de consommation.

2 En effet pour modifier la tension d un syst me triphas on peut choisir d utiliser : Soit 3 transformateurs monophas s identiques Figure : Trois transformateurs monophas s identiques (flux ind pendants0 CBA ) Cours Electrotechnique GE 2 Ann e Universitaire 2011-2012 Page 35 Soit un seul TRANSFORMATEUR triphas ( la solution la plus conomique) Remarque On convient de rep rer les bornes comme suit : - Enroulements primaires par des lettres majuscules( ) - Enroulements secondaires par des lettres minuscules ( ) Les bornes d sign es par le m m lettre sont dites Homologues 2 -Constitution du TRANSFORMATEUR triphas Le circuit magn tique est form de trois noyaux ferm s par 2 culasses .Il est fabriqu en t les Magn tiques feuillet es .chaque noyau porte : Un enroulement primaire Un ou plusieurs enroulements secondaires A A a a B B C C b b c c A B C Figure : TRANSFORMATEUR triphas (flux forc s0 CBA ) Figure : Disposition des enroulements autour du noyau A A a a 1N 2N A Cours Electrotechnique GE 2 Ann e Universitaire 2011-2012 Page 36 Remarque : L enroulement primaire ( N1 spires) et l enroulement secondaire ( N2 spires) tant bobin s dans le m me sens et travers s par le m me flux les tensions AV et aV sont En phase 2.

3 1-Mode de couplage Au primaire les enroulements peuvent tre connect s soit en toile(Y) soit en triangle(D) C N A B C A B A A B B C C Figure : Couplage de primaire Couplage toile :Y Couplage triangle :D Au secondaire les enroulements peuvent tre coupl s de 3 mani res diff rentes : toile(y), triangle(d) et zigzag(z) Couplage toile : y a a b b c c n a a b b c c Couplage triangle : d a b c n Couplage zigzag : z Figure : Couplage de secondaire On obtient ainsi 6 couplages possibles entre primaire et secondaire : Y-y : toile toile Y-d : toile-triangle Y-z : toile-zigzag D-y : triangle- toile D-d : triangle triangle D-z: triangle-zigzag Cours Electrotechnique GE 2 Ann e Universitaire 2011-2012 Page 37 On donne ci dessous les repr sentations symboliques des couplages normalis s Etoile- toile (Y-y) c A B C a b c a b A B C N n ANV anV C Etoile-triangle :(Y-d) acU ANV c A B C a b c a b A B N A B C Etoile-zigzag (Y-z) A B C a b c N n ANV 'aV ''aV a b c n A B C N y Y a b c A B C N d Y a b c n A B C N z Y Figure : Repr sentation symboliques Chacune des sch mas de la figure ( ) est une repr sentation conventionnelle qui suppose que les deux enroulements d un m me noyau sont rabattus de part et d autre de la plaque bornes.

4 Compte tenu de la remarque pr c dente on pourrait dire que : Dans le couplage Y-d : AV et acU sont en phase Dans le couplage Y-z : AV ; 'aV et "aV sont en phase 2 .2-Choix du couplage Le choix du couplage repose sur plusieurs crit res : La charge n cessite la pr sence du neutre ( par exemple r seau BT de la steg).Le secondaire doit tre connect soit en toile soit en zigzag Le fonctionnement est d s quilibr (courant de d s quilibre dans le neutre In estAV sup rieur le courant nominal), le secondaire doit tre coupl en zigzag Cot haute tension on a int r t choisir le couplage toile (moins de spire utiliser) Pour les forts courants, on pr f re le couplage triangle 3 -Fonctionnement en r gime quilibr 3 .1-Indice horaire 3 . finition Cours Electrotechnique GE 2 Ann e Universitaire 2011-2012 Page 38 L indice horaire (Ih) est un nombre entier compris entre 0 et 11 qui traduit le d phasage entre deux tensions primaire et secondaire homologues 30 hI (1));();();(cCbBaAVVVVVV Remarque On sait qu un syst me de tensions primaires triphas quilibr et direct donne naissance un syst me secondaire triphas quilibr et direct.

5 Il est donc clair,que est aussi le d phasage entre les tensions compos es homologues );();();(caCAbcBCabABUUUUUU On peut d terminer : - Soit partir du sch ma des connections - Soit pratiquement par des essais 3 . termination de l indice horaire partir du sch ma On dispose du sch ma des connections internes d un TRANSFORMATEUR et il est question de d terminer son indice horaire Exemple 1 :Y-y c A B C a b c a b A B C N n ANV anV CV AV BV bV aV cV Figure : D termination de l indice horaire(Y-y0) D apr s le sch ma on peut voir que AV et aV sont En phase, car, port s par le m me noyau. Ils sont orient s dans le m me sens 00 hI Cours Electrotechnique GE 2 Ann e Universitaire 2011-2012 Page 39 Remarque Une permutation directe des liaisons aux bornes primaires ou aux secondaires (enroulement sera li a, enroulement b et enroulement c)fait passer l indice horaire 4(augmente l indice de +4) 2 permutations directes ou un inverse fait passer l indice 8(augmente l indice de +8) Exemple 2 :Y-d acU ANV c A B C a b c a b A B N BV CV AV aV aV aV acU aV Figure : D termination de l indice horaire (Y-d11) D apr s le sch ma, on peut voir que : AV et acU sont En phase ; BV et baU sont En phase et CV et cbU sont En phase ; 11330 hI Exemple 3 :Y-z AV BV CV ''aV ''bV aV A B C a b c N n ANV 'aV ''aV Figure : D termination de l indice horaire (Y-z11) Cours Electrotechnique GE 2 Ann e Universitaire 2011-2012 Page 40 3.

6 2-D termination pratique de l indice horaire 3 . M thode oscilloscopique Cela revient mesurer le d phasage entre deux tensions homologues l aide d un oscilloscope et en d duire l indice horaire 3 .2 .2-M thode des lectriciens La m thode des lectriciens est la plus simple car elle n cessite juste l utilisation d un voltm tre. On relie entre elles deux bornes homologues(par exemple A et a) On mesure les tensions compos es au primaire UUUUCABCAB On mesure les tensions mixtes entre les bornes HT et BT AbU ; BbU ; CbU ; AcU ; BcU ; CcU Ces mesures permettent de construire le diagramme vectoriel et d enduire le d phasage On choisit une chelle On construit le triangle des tensions primaires( ) Le potentiel A est celui de a, donc on construit a confondu avec A Pour avoir le point b, il suffit de tracer les 3 les arcs de cercles de rayon AbU ; BbU et CbU et d origines respectivement et C (s) VAN(t)Van(t) Fig : M thode oscilloscope Cours Electrotechnique GE 2 Ann e Universitaire 2011-2012 Page 41 Le d phasage sera donn par l angle entre ABU et abU (dans l exemple de la figure ) 30 1 hI 3.

7 3-Rapport de transformation 3 . finition Par d finition, le rapport de transformation vide m est donn par : (2) Le rapport de transformation triphas d pend de N1 et N2 les nombres de spires au primaire et au secondaire et du couplage 3 . Exemple 1 :Y-y En se r f rant la figure et sachant que la tension aux bornes d un enroulement est proportionnelle au nombre de spires (d apr s la relation de Boucherot).On aura donc : 120 NNVVmAa Remarque a b c n A B C N y Y V UCb A=a B C UAb b Figure : M thode des lectriciens 00 AaABabVVUUm Cours Electrotechnique GE 2 Ann e Universitaire 2011-2012 Page 42 On d montre de la m me mani re que le rapport de transformation pour un couplage D-d est gal aussi :12 NNm (3) Exemple 2 :Y-d En se r f rant la figure on d montre que 310 NVUUmabABab (4) Exemple 3 :Y-z En se r f rant la figure , on d montre que : '*3aaVV avec 22''''''''NkVVVVVV ccbbaa 12'233 NNVVVVmAaAa (5) 3.

8 4-Sch ma monophas quivalent Le fonctionnement tant quilibr , l tude d un TRANSFORMATEUR triphas peut tre ramen e l tude d un TRANSFORMATEUR monophas quivalent par la m thode de Kapp 3 . thode du TRANSFORMATEUR colonne Marche suivre : On ram ne les donn es une colonne (tension par colonne, courant par colonne et puissances par colonne) tout en tenant compte des couplages On r sout le probl me au niveau d une colonne On exprime les r sultats finaux en fonction des grandeurs des lignes Remarque Cette m thode est inapplicable lorsqu on ignore le couplage. Elle est d licate si le couplage du secondaire est en zigzag Sch ma quivalent par colonne vu du secondaire Cours Electrotechnique GE 2 Ann e Universitaire 2011-2012 Page 43 RscRmXscXm1V 20V 2V 1J 2J 0J 2Jm cm Les l ments du sch ma quivalent sont donn s par : 12012 VVNNm (6) 22)(3ccccsJPR (7) cccccsJVmZ21 (8) 22)()((sssRZX (9) La chute de tension peut tre d termin e de la m me mani re qu avec un TRANSFORMATEUR monophas.)

9 3 . thode des dip les quivalents de Th venin Cette m thode est applicable m me si l on ignore le couplage. Dans ce cas, on consid re les donn s par phase ( tension toil e, courant de ligne et puissance et pertes par phase).chaque phase sera remplac par son dip le de th venin quivalent : Dip le de Th venin quivalent vu du secondaire Figure : sch ma quivalent par colonne Cours Electrotechnique GE 2 Ann e Universitaire 2011-2012 Page 44 RscRmXscXm1V 1I 0I 20V 2V 2I m Les l ments du sch ma sont donn s par : 1020 VVm (10) 22)(3ccccsIPR (11) ccccsIVmZ21 (12) On d termine graphiquement ou par calcul la chute de tension 2U Equations et diagramme La loi des mailles appliqu e au secondaire donne.

10 2202*IZVVs avec *120**jeVmV 2*12*)(**IjXReVmVssj (13) Quant aux courants on aura, d apr s la loi des n uds : 10*21**IeImIj (14) Figure : Dip le de Th venin quivalent Cours Electrotechnique GE 2 Ann e Universitaire 2011-2012 Page 45 2I 2*IRs 2**IXjs 2V 1V 20V Figure : Diagramme vectoriel 4 -Marche en parall le des transformateurs triphas s 4 .1-But R pondre une demande croissante en nergie lectrique la figure est un exemple, g n ralement T1 et T2 sont de m me ordre de puissance pour garantir un bon rendement de l ensemble T1T2 4 .2-Equations lectriques Soient deux transformateurs T1 et T2 de m me ordre de puissance et dont les caract ristiques sont : - T1 :1sR ; 1sX ; m ; et 1 Z Ligne MT Utilisation Figure : Branchement en parall le Cours Electrotechnique GE 2 Ann e Universitaire 2011-2012 Page 46 - T2 :2sR ; 2sX ; m ; et 2 Z Rs1Xs11V 20V 2V Rs2Xs2 Rcharge2I 22I 21I mm 1I 11I 12I Z Z Appliquons la loi des mailles aux secondaires : T1 : 211*12**IZeVmVsj (15) T2 : 222*12**IZeVmVsj (16) 222211**IZIZss (17) Si l on d signe par : )(arg11sccZument.