Transformer

Ultimate Transformer pour Guide

Cet article décrit en détail les types de transformateur, le principe de fonctionnement du transformateur, les parties du transformateur, la construction du transformateur.

Un transformateur est un appareil électrique statique qui peut augmenter et diminuer la tension et changer le courant sous une certaine puissance. Divers transformateurs sont largement utilisés dans les domaines de la production et de la vie quotidienne.

Les transformateurs ont un large éventail d’utilisations. Avec le développement rapide de la construction économique, divers types de transformateurs sont largement utilisés dans la production industrielle et agricole et la vie quotidienne des gens dans les usines, les mines et la construction urbaine, comme les métros, le traitement des eaux usées et d’autres grands projets d’ingénierie. Ils entrent dans le port, la centrale électrique, la ville universitaire, les bâtiments commerciaux et résidentiels.

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Les transformateurs de Daelim ont passé avec succès les certifications de systèmes internationaux IEEE, CSA, ISO9001, ANSI C57.12.00, IEC60076, et autres. Daelim se concentre sur la production de transformateurs fiables, vous permettant d’économiser beaucoup de coûts.

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Les transformateurs sont des équipements indispensables dans les systèmes électriques. En général, l’énergie électrique utilisée par les gens est principalement générée par des moteurs à courant alternatif dans les centrales électriques, et la tension de sortie des grands générateurs est généralement de 6,3kV.

La capacité installée du transformateur est de 6 à 8 fois la capacité installée du générateur. Une fois que l’énergie électrique atteint la zone de consommation, des transformateurs de différentes capacités et tensions sont nécessaires pour la distribution de l’énergie électrique.

Le service de l’énergie électrique utilise le transformateur pour convertir la haute tension en un niveau de basse tension adapté à la charge réelle sur place avant de pouvoir l’utiliser.

Par exemple, la tension d’éclairage est généralement de 36V, 48V, 110V, 220V, la tension de puissance est de 380V, et le niveau de tension du système est de 10kV, 35kV, 60kV, 110kV. 220kV, 330kV, 500kV.

Quels sont les principaux types de transformateurs ?

Les transformateurs ont un large éventail d’utilisations, et les différentes utilisations produisent également différents besoins. Différents types de transformateurs en sont issus. La classification du transformateur peut être divisée en fonction de son utilisation, de sa structure, de son enroulement et du nombre de phases. La classification des transformateurs est présentée dans le tableau.

  • Transformateur extérieur : transformateur de type sec (transformateur coulé en résine époxy)
  • Transformateur intérieur : transformateur à bain d’huile, transformateur sur poteau, transformateur sur socle.
  • Transformateur de puissance : transformateur élévateur, transformateur abaisseur, transformateur de contact;
  • Transformateurs spéciaux : transformateurs d’appoint, transformateurs de mine;
  • Transformateur monophasé;
  • Transformateur triphasé ;
  • Transformateur redresseur ;
  • Transformateur monophasé
  • Transformateur triphasé ;
  • Transformateur multi-enroulements;
  • Autotransformateur;
  • Transformateur auto-refroidissant à bain d’huile : radiateur à tubes plats ou radiateur à ailettes ;
  • Transformateur à bain d’huile refroidi par air : avec ventilateur de refroidissement ;
  • Transformateur à bain d’huile refroidi par eau : avec ventilateur de refroidissement huile-eau ;
  • Transformateur à forte circulation d’huile : pompe à huile;
  • Transformateur à refroidissement par air de type sec : avec refroidisseur d’air ;
  • Petit transformateur : la capacité est de 630kV-A et moins;
  • Transformateur de taille moyenne : la capacité est de 800-6300kV-A;
  • Gros transformateur : tension de 110kV et moins, capacité de 8000~63000kV-A;
  • Très grand transformateur : tension de 220kV et plus, capacité de 3150kV – A et plus;
20 kv distribution transformer - China Power Transformer

Transformateur de distribution

Le transformateur de distribution est un transformateur de puissance ordinaire couramment utilisé, sa structure is simple, the basic components have oil tank, iron core, winding and insulation, oil meter, gas relay, etc.

Distribution Transformer

Transformateur de distribution entièrement scellé de type S11

Le transformateur à noyau laminé S11 est un nouveau type de transformateur développé sur la base de la technologie originale des transformateurs de distribution. Il présente les caractéristiques suivantes : faibles pertes, faible bruit, forte résistance aux courts-circuits, bonne résistance aux chocs et fonctionnement économique. Il est particulièrement adapté aux endroits à faible taux de charge tels que les réseaux électriques ruraux.

R type wound core transformer

Transformateur à noyau bobiné de type R

Le transformateur à noyau bobiné est fabriqué à partir d’une fine tôle d’acier au silicium laminée à froid et à haute perméabilité, ce qui permet de tirer pleinement parti des avantages de la faible perte par courants de Foucault de la tôle et de réduire la perte à vide.

Il présente donc les caractéristiques suivantes : petite taille, faible perte et faible bruit. Il s’agit d’une nouvelle génération de produits respectueux de l’environnement, à haut rendement et économes en énergie.

Il est adapté à la transformation du réseau électrique des entreprises urbaines et rurales, industrielles et minières, et convient mieux aux transformateurs combinés et aux sous-stations préinstallées.

Three-dimensional wound core transformer

Transformateur à noyau enroulé tridimensionnel

L’enroulement haute tension du transformateur à noyau enroulé tridimensionnel est en couches, l’enroulement basse tension est en couches pour la capacité de 500kV-A et moins, et l’enroulement en feuille est utilisé pour la capacité de 630kV “A et plus.

20 kv Three Phase Epoxy-resin Dry-type Transformer

Transformateur de type sec coulé en résine époxy

Le transformateur à sec en résine époxy est un produit de type sec avec moins de remplissage et une isolation mince. Il présente les avantages suivants : petite décharge partielle, faible bruit, faible perte, bonne performance de dissipation de la chaleur, forte résistance à l’humidité, forte résistance aux courts-circuits soudains et grande capacité de surcharge. .

Open dry-type transformer

Transformateur ouvert de type sec

Le transformateur ouvert de type sec adopte un système d’isolation à base de papier DuPont Nomec, de classe H, résistant à la chaleur, ne nécessitant pas de refroidissement par ventilateur, et permettant un fonctionnement en surcharge à long terme de 20%. Faible perte, petite décharge locale, faible bruit, pas de gaz nocif, insensible à l’humidité et à la poussière. Il convient aux exigences élevées de protection contre les incendies, aux grandes fluctuations de charge et aux environnements sales et humides.

Mine transformer

Transformateur de mine

Les transformateurs de mine sont adaptés aux emplacements explosifs et dangereux contenant du méthane et de la poussière de charbon dans les mines de charbon. Les transformateurs pour mines sont conçus, fabriqués et testés conformément aux normes nationales antidéflagrantes en vigueur.

3000 kva pad mounted transformers

Transformateur monté sur socle

Le transformateur monté sur socle utilise des câbles moyenne et haute tension qui sont connectés au transformateur par des connecteurs de câbles dans l’entrepôt haute tension, et les câbles basse tension sont connectés aux bornes basse tension par des boulons et des bornes basse tension dans l’entrepôt basse tension. Le réservoir d’huile du transformateur monté sur socle est équipé de fusibles haute tension et de commutateurs de charge, de sorte que le transformateur peut être utilisé pour le fonctionnement en terminal ou en réseau en anneau, et protéger et contrôler l’état de l’alimentation électrique du côté haute tension du transformateur.

Qu'est-ce qu'un transformateur et son principe de fonctionnement ?

Les transformateurs sont des équipements électriques statiques fabriqués selon le principe de l’induction électromagnétique, qui peuvent convertir un courant alternatif avec une certaine valeur de tension. Le principe de fonctionnement du transformateur est illustré sur la figure.

transformer working principle
transformer working principle

L’enroulement connecté à l’alimentation électrique est le côté primaire, et l’enroulement connecté à la charge est le côté secondaire. Sous l’action de la tension appliquée, un courant alternatif circule dans le côté primaire et un champ magnétique alternatif s’établit dans l’enroulement.

La perméabilité du noyau de fer étant beaucoup plus grande que celle de l’air et de l’huile de transformateur, la plus grande partie du flux magnétique traverse le noyau de fer et relie en même temps les enroulements primaires et secondaires, et la force électromotrice est induite dans les enroulements primaires et secondaires.

Selon la loi de l’induction électromagnétique, la force électromotrice induite dans les enroulements primaires et secondaires est proportionnelle au nombre de tours. En disposant raisonnablement le nombre de tours des enroulements primaires et secondaires, la tension requise peut être obtenue du côté secondaire pour atteindre l’objectif de changement de tension.

En général, le courant et la tension générés par les générateurs de grande et moyenne capacité ne sont pas seulement inadaptés à la consommation générale d’électricité, mais une grande quantité d’énergie électrique doit être transmise à un endroit éloigné, et il est impossible d’utiliser une transmission à plus basse tension.

En raison de la faible tension, le courant qu’il délivre est très important, et ce courant important entraîne de nombreuses pertes de puissance et une chute de tension sur la ligne de transmission, et il ne peut pas être transporté de manière économique vers des endroits éloignés.

L’utilisation d’une tension de transmission d’énergie plus élevée nous permet d’acheminer l’énergie de manière appropriée et pratique vers les endroits appropriés.

Il faut généralement une longue ligne de transmission pour transmettre la puissance du courant alternatif de la centrale électrique à l’utilisateur.

Lorsque la puissance de transmission P et le facteur de puissance cos sont des valeurs fixes, plus la tension U est élevée, plus le courant I dans la ligne est faible et plus la section de la ligne de transmission est petite, ce qui permet d’économiser beaucoup de matériel.

Inversement, la majeure partie ou la totalité de l’énergie électrique peut être consommée sur la ligne de transmission.

Afin de réduire les pertes d’énergie sur les lignes de transmission et d’améliorer l’efficacité de la transmission, des transformateurs sont souvent utilisés pour augmenter la tension à la valeur requise avant la transmission de l’énergie.

Quel est le fonctionnement à vide d'un transformateur ?

Le courant alternatif est connecté à l’enroulement primaire du transformateur, l’enroulement secondaire n’est pas connecté à la charge et le courant secondaire est nul. Cet état est appelé le fonctionnement à vide du transformateur.

Le courant de l’enroulement primaire est représenté par I0. Le nombre de tours de l’enroulement primaire est N1, alors ION1 est la force magnétomotrice de l’enroulement primaire lorsqu’il n’y a pas de charge.

Sous l’action de cette force magnétomotrice, le commutateur magnétique principal fermé par le noyau de fer est produit.

Comme les enroulements primaires et secondaires sont sur le même noyau de fer, le flux magnétique principal dans le noyau de fer passe par les enroulements primaires et secondaires en même temps, générant une force électromotrice auto-induite E1 dans l’enroulement primaire et une force électromotrice d’induction mutuelle E2 dans l’enroulement secondaire.

Selon la loi fondamentale de l’induction électromagnétique, l’ampleur de cette force électromotrice est proportionnelle au nombre de tours d’enroulement liés par le flux magnétique et à la valeur maximale du flux magnétique.

Si l’on ne tient pas compte de la chute de tension interne du transformateur, c’est-à-dire que U1≈E1, U2≈E2, on peut écrire approximativement la formule suivante :

Transformer transformation ratio
Transformer transformation ratio

Cette formule est l’une des formules de base du transformateur. Elle signifie que lorsque le transformateur est à vide, le rapport de la tension des enroulements primaire et secondaire est approximativement égal au rapport du nombre de spires, et le rapport k est appelé le rapport de transformation du transformateur.

No-load working principle of transformer
No-load working principle of transformer

Quel est le fonctionnement de la charge du transformateur ?

Le courant alternatif est connecté à l’enroulement primaire du transformateur, et la charge est connectée aux deux extrémités de l’enroulement secondaire. Cet état est appelé fonctionnement en charge du transformateur.

Le côté secondaire du transformateur est connecté à la charge sous l’action de l’enroulement secondaire U2, et le courant I2 qui traverse la charge est le courant de charge du transformateur. La taille de I2 dépend de l’impédance de la charge.

La relation entre les courants des enroulements primaire et secondaire du transformateur peut être analysée par la relation d’équilibre de la force magnétomotrice.

Si le nombre de tours de l’enroulement secondaire est N2 et le courant passant est I2, la force magnétomotrice est m. Le flux magnétique principal dans le noyau de fer lorsque le transformateur fonctionne avec une charge. Il est produit par les deux forces magnétomotrices I2N1 et I2N2 des enroulements primaire et secondaire.

Lorsque la tension d’alimentation ne change pas, le flux magnétique principal reste fondamentalement inchangé.

Le flux magnétique produit par la force magnétomotrice des enroulements primaires et secondaires est approximativement égal au flux magnétique produit par la force magnétomotrice à vide. C’est la relation d’équilibre de flux du fonctionnement en charge du transformateur.

Comme le courant à vide est très faible, la force magnétomotrice à vide, Ni, est également très faible et peut être omise. Par conséquent :

Transformer load operation
Transformer load operation

Cela montre que lorsque l’enroulement secondaire passe du courant, le courant correspondant passera également par l’enroulement primaire, et le rapport du courant dans les enroulements primaire et secondaire est approximativement égal au rapport inverse du nombre de tours des enroulements primaire et secondaire.

Cela montre que le transformateur ne modifie pas seulement la tension, mais aussi le courant.

Working principle of transformer load
Working principle of transformer load

Quelle est la construction d'un transformateur ?

La construction d’un transformateur est à peu près la même.

Les transformateurs de puissance sont les transformateurs les plus couramment utilisés.

Prenons un exemple pour illustrer la construction d’un transformateur.

La construction principale du transformateur comprend le corps, le réservoir d’huile, le dispositif de régulation de la tension, le dispositif de refroidissement, le dispositif de protection et le dispositif de sortie.

Parts of a Distribution Transformer

Pièces du transformateur - noyau en fer

Le noyau de fer est la partie du circuit magnétique du transformateur. Il est fabriqué selon le principe de l’induction électromagnétique. Il n’y a pas de connexion électrique directe entre la bobine primaire et la bobine secondaire du transformateur, seule la connexion magnétique est formée par le noyau de fer. Le noyau de fer du transformateur peut être utilisé pour obtenir un champ magnétique puissant, renforcer la connexion électromagnétique entre les bobines primaire et secondaire, et générer une induction électromagnétique. Phénomène.

Il existe des types de noyau et de coquille, monophasés et triphasés, plans et tridimensionnels, des noyaux laminés et des noyaux bobinés. Les deux formes structurelles de base du noyau de fer sont le type coque et le type noyau.

Parties de la bobine du transformateur

La bobine est la partie du circuit du transformateur, qui est enroulée avec un fil plat isolé ou un fil rond.

Du point de vue de la position relative entre les enroulements haute et basse tension, les enroulements du transformateur peuvent être divisés en deux types : concentriques et superposés.

Pièces de la bobine de ligne du transformateur

La bobine est la partie du circuit du transformateur, qui est enroulée avec un fil plat isolé ou un fil rond. Du point de vue de la position relative entre les enroulements haute et basse tension, les enroulements du transformateur peuvent être divisés en deux types : le type concentrique et le type à recouvrement. Les enroulements haute et basse tension de l’enroulement concentrique sont manchonnés sur la colonne du noyau de fer de manière concentrique. Afin de faciliter l’isolation, l’enroulement basse tension est généralement proche du noyau de fer, et l’enroulement haute tension est manchonné à l’extérieur de l’enroulement basse tension. La structure d’enroulement concentrique est simple et facile à fabriquer. Les enroulements superposés ont une faible réactance de fuite et il est facile de former de multiples branches parallèles. Ils sont principalement utilisés dans les soudures électriques à basse tension et à courant élevé, les transformateurs de fours électriques et les transformateurs à coquille.

Parties de la construction de l'isolation du transformateur

Étant donné que le transformateur est soumis à diverses tensions de travail pendant une longue période de fonctionnement, il faut prévoir une bonne structure d’isolation afin de garantir l’absence d’embrasement ou de rupture entre les parties sous tension, et entre les parties sous tension et le noyau de fer et le réservoir de combustible.

Parties de la charge du transformateur

Le fil conducteur du transformateur fait référence au fil de connexion entre les bobines, entre la bobine et la douille de sortie, et entre la bobine et le commutateur de prise.

L’isolation du fil du transformateur est une partie importante de l’isolation interne. Certains fils passent entre les bobines ou entre la bobine et la pince de pivot en fer et la paroi du réservoir de carburant.

Il est donc nécessaire de s’assurer que ces conducteurs ont une force d’isolation suffisante, c’est-à-dire la distance d’isolation.

Parties d'un transformateur - Commutateur de prises

Le commutateur de prises du transformateur doit également être fortement isolé.

Le changeur de prises sans charge de 10kv est généralement isolé avec un tube de papier isolant roulé comme isolation de base.

La partie de contact du changeur de prises à vide avec un niveau de tension de 35kV et plus est installée dans un tube de papier isolant phénolique, et le tube de papier isolant est ensuite installé sur un cadre en bois, et la poignée de commande est reliée au contact mobile du changeur de prises par une tige isolante en bois.

L’isolation du changeur de prises en charge par rapport à la terre est composée du tube en papier isolant et de la plaque de connexion isolante de l’interrupteur lui-même.

Pièces du transformateur - Réservoir d'huile

La cuve d’huile pour transformateur fait principalement circuler de l’huile isolante pour le refroidissement et la dissipation de la chaleur du transformateur.

L’huile pour transformateur est une huile minérale isolante raffinée. Sa fonction principale est d’isoler, de refroidir et d’éteindre l’arc du transformateur.

Comme la force électrique de l’huile pour transformateur est beaucoup plus élevée que celle de l’air, le noyau et la bobine du transformateur sont placés dans le réservoir d’huile pour éviter l’influence de l’humidité de l’air sur la bobine.

Grâce à la différence de température de l’huile, l’huile chauffée monte dans la partie supérieure du réservoir d’huile.

Elle s’écoule vers le tuyau d’huile par l’orifice supérieur du tuyau d’huile, dissipe la chaleur dans le tuyau d’huile et retourne au fond du réservoir d’huile après refroidissement. Le transformateur atteint l’objectif de refroidissement par la circulation de l’huile.

Lorsqu’un arc électrique se produit dans l’huile, l’huile du transformateur peut éteindre l’arc électrique dans une certaine mesure.

Dispositif de refroidissement du transformateur

Les dispositifs de refroidissement des transformateurs peuvent être grossièrement divisés selon les types suivants.

  • Le type auto-refroidissement par immersion dans l’huile utilise la convection naturelle de l’huile pour amener la chaleur vers la paroi du réservoir, puis s’appuie sur la convection de l’air pour dissiper la chaleur.
  • Dans le cas du type à refroidissement par air et immersion dans l’huile, un ventilateur est installé sur la paroi du réservoir ou sur le tuyau du radiateur, et un ventilateur est utilisé pour faciliter le refroidissement. Après avoir installé le ventilateur, la capacité du transformateur peut augmenter de 30%~35%.
  • Circulation forcée de l’huile, utiliser une pompe à huile pour refroidir l’huile dans le transformateur et ensuite la pomper vers le réservoir d’huile. Le refroidisseur d’huile est fait dans un type spécial de tube en spirale qui est facile à dissiper la chaleur. La chaleur est évacuée par le ventilateur ou la circulation d’eau comme moyen de refroidissement. Si la vitesse de circulation de l’huile est multipliée par 3, la capacité du transformateur peut être augmentée de 30%.
  • Transformateurs refroidis par air de type sec Les transformateurs refroidis par air de type sec peuvent être utilisés pour les transformateurs basse tension sans immersion dans l’huile, ce qui permet de réduire le volume et le poids.

La douille du transformateur est un dispositif isolant qui conduit les fils de la bobine du transformateur au sommet du réservoir d’huile respectivement.

C’est l’isolation du fil conducteur vers la terre (réservoir de carburant) et le dispositif de fixation du fil conducteur. Par conséquent, l’enveloppe doit avoir une force d’isolation, une résistance mécanique et une stabilité thermique.

En outre, les absorbeurs d’humidité, les purificateurs d’huile, les conservateurs d’huile, les thermomètres, les relais à gaz, etc. sont des éléments indispensables des transformateurs.

  • La fonction de l’absorbeur d’humidité : l’humidité contenue dans l’air humide entrant dans le conservateur d’huile est absorbée par le gel de silice, ce qui peut empêcher l’humidité de pénétrer dans le conservateur d’huile.
  • Le rôle du conservateur d’huile : ajuster le volume d’huile et assurer le volume d’huile du réservoir d’huile. Lorsque le volume d’huile dans le réservoir d’huile diminue avec la baisse de la température de l’huile, le conservateur d’huile ajoute l’huile stockée dans le réservoir d’huile, et le conservateur d’huile peut réduire l’huile et la surface de contact avec l’air empêche le vieillissement et l’humidité.
  • La fonction du thermomètre : Lorsque la température du transformateur est trop élevée, il envoie rapidement un signal.

Comment concevoir les enroulements d'un transformateur

L’enroulement est la partie du circuit du transformateur, et généralement les transformateurs ont des enroulements primaires et secondaires.

L’enroulement connecté à l’alimentation électrique, c’est-à-dire la bobine qui reçoit le courant alternatif externe, est appelé enroulement primaire.

L’enroulement connecté à la charge, c’est-à-dire la bobine qui fournit de l’énergie électrique à l’extérieur, est appelé enroulement secondaire.

Selon les différentes méthodes d’enroulement, les enroulements de transformateurs peuvent être divisés en enroulements en couches, enroulements continus, enroulements en spirale et enroulements en feuille.

Layer winding
Layer winding

Enroulement des couches

Principalement utilisé pour le bobinage de régulation de tension des petits et moyens transformateurs et des grands transformateurs.

Il peut être enroulé avec un seul fil ou avec plusieurs fils plats en parallèle.

Il peut être fabriqué en forme de tonneau à une couche, à deux couches ou à plusieurs couches.

Le passage de papier isolant ou d’huile entre les couches dépend de la tension entre les couches et de la dissipation de chaleur des enroulements.

Continuous winding
Continuous winding

Enroulement continu

Il est composé de plusieurs gâteaux de fils enroulés par des fils plats enveloppés de papier, et chaque gâteau de fils est enroulé en continu par plusieurs tours en séquence.

Le bobinage continu a une résistance mécanique élevée, une bonne dissipation de la chaleur et peut s’adapter aux exigences de capacité et de tension, mais le processus de bobinage est plus compliqué et il y a plus de connexions de l’extérieur.

Helical winding
Helical winding

Enroulement hélicoïdal

Des fils simples ou multiples peuvent être enroulés en parallèle, laissant des espaces entre les spires, et un rembourrage entre les espaces pour former le passage d’huile radial de l’enroulement.

L’enroulement en spirale est simple à enrouler et présente de bonnes conditions de refroidissement.

Il n’est pas applicable si l’enroulement a un grand nombre de tours.

Généralement utilisé pour les capacités triphasées de 630kV-A ou plus, les enroulements à courant élevé de 35kV et moins et les enroulements de régulation de tension des transformateurs de régulation de tension en charge.

Foil winding
Foil winding

Enroulement de la feuille

Il s’agit d’un enroulement qui utilise des pinces en feuille d’aluminium ou en cuivre comme conducteur.

La structure des pinces est constituée d’une couche de pinces conductrices et d’une couche d’isolant mince entrelacées de manière uniforme et serrée.

La surface de contact des conducteurs entre les couches est grande et l’espacement est faible, et la capacité à résister aux courts-circuits est forte.

À propos de Bin Dong

Bonjour, je suis Bin, directeur général de Daelim, l'un des principaux fabricants de transformateurs. Si vous avez des problèmes lors de la recherche de l'équipement, ce que vous devez faire, c'est nous le dire.