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Les transformateurs de puissance existent depuis plus d’un siècle et, à mesure que le temps continue d’avancer, l’avancement des transformateurs progresse également. En fait, l’utilisation de transformateurs continue d’augmenter à mesure que la population mondiale augmente.
Les transformateurs de puissance sont un type de transformateur actuellement très demandé dans le monde entier en raison de leurs nombreuses fonctions et attributs utiles, tels que l’alimentation en électricité de plusieurs maisons, la régulation des tensions, etc.
Dans cet article, l’un des plus grands fabricants de transformateurs en Chine – DAELIM, vous fournira toutes les informations nécessaires pour bien comprendre ce que sont les transformateurs de puissance.
Mais d’abord, vous devez savoir ce que sont les transformateurs en général.
Les transformateurs sont de différentes tailles et formes. Il y a des transformateurs gros comme des voitures et des transformateurs de la taille d’un baril. Les fluides de refroidissement pour les transformateurs sont également différents.
Certains transformateurs utilisent de l’air sous pression ou de l’air forcé comme moyen naturel de refroidissement ou de régulation de la température du transformateur. D’autres transformateurs utilisent l’huile comme moyen efficace de maintenir la température à des niveaux modérés.
Mais quels que soient leur forme, leur taille et leur milieu de refroidissement, tous les transformateurs ont une chose en commun : réguler les tensions, le courant ou l’électricité en général.
Néanmoins, ils ne sont certainement pas limités à cette fonction. Les transformateurs sont utilisés de plusieurs façons. Un exemple de ceci est qu’il peut être utilisé pour réduire la tension des circuits d’alimentation conventionnels pour faire fonctionner des appareils ou des dispositifs basse tension.
Il peut s’agir de simples sonnettes, de cuisinières électriques, de micro-ondes, etc.
Les transformateurs peuvent également être utilisés pour augmenter les tensions des générateurs électriques afin de transmettre l’énergie électrique sur de longues distances.
Les transformateurs aident et améliorent la sécurité et l’efficacité des systèmes d’alimentation en augmentant (augmentant) ou en abaissant (diminuant) les tensions en cas de besoin. Les transformateurs sont utilisés pour les zones urbaines et rurales. L’un de ses atouts importants est la bonne distribution et régulation de l’énergie électrique sur de longues distances.
La plupart des transformateurs fonctionnent sur le principe de l’induction mutuelle. L’induction mutuelle est un événement qui se produit lorsque la quantité de flux magnétique liée à une bobine charge une force électromotrice qui est induite dans la bobine la plus proche.
La plupart des transformateurs sont constitués d’un noyau de fer rectangulaire.
L’induction mutuelle fait référence à la capacité d’un inducteur dans un circuit à induire une tension dans ou vers un autre circuit. Lorsqu’un transformateur a des courants alternatifs circulant dans son conducteur, le flux magnétique entourera le conducteur proportionnellement à la quantité de courant.
Le flux magnétique est la mesure du champ magnétique total qui traverse une certaine zone ou une zone donnée. Cela aide beaucoup car cela décrit les effets de la force magnétique sur quelque chose qui occupe la zone donnée.
La mesure du flux magnétique est associée à la zone choisie.
Un champ magnétique dans les transformateurs est considéré comme un champ moyen ou vectoriel qui décrit l’influence magnétique sur l’électricité en circulation, y compris les courants électriques, les charges électriques et les matériaux magnétiques. Les charges en mouvement dans un champ magnétique rencontreront une force perpendiculaire à sa vitesse et à son champ magnétique.
Maintenant que vous savez ce qu’est un transformateur dans une vue d’ensemble, il sera beaucoup plus facile de comprendre les transformateurs de puissance. Mais s’il y a quelque chose que vous ne comprenez pas tout à fait ou s’il y a quelque chose que vous souhaitez clarifier après avoir tout lu, n’hésitez pas à contacter l’équipe de professionnels de DAELIM pour obtenir de l’aide.
Alors, qu’est-ce qu’un transformateur de puissance? Pour commencer, les transformateurs de puissance sont des instruments électriques utilisés pour transmettre la puissance d’un circuit à l’autre dans le cadre de l’induction électromagnétique.
Le transfert de puissance fonctionne sans à-coups sans aucune variation de fréquence. Dans un réseau électronique, l’état du transformateur de puissance est appliqué pour présenter un certain nombre d’alimentations en courant alternatif de tensions multiples et de valeurs de courant compatibles du système public de soutien à l’électricité.
Il est également utilisé pour représenter les transformateurs de puissance dans la plage de 500 kVA (kilovolt-ampère) ou plus.
Comme mentionné ci-dessus, les transformateurs sont utilisés pour transmettre de l’électricité à un certain composant du circuit électrique dans la gamme des circuits de distribution et au générateur auquel il est relié. Les transformateurs de puissance sont capables de faire ce processus, c’est pourquoi les transformateurs de puissance sont également couramment utilisés dans les réseaux de distribution pour ajuster les niveaux de tension.
Pour mieux le comprendre, voici une autre définition avec des termes plus simples : les transformateurs de puissance convertissent l’électricité, qu’elle soit haute ou basse tension, à des fins diverses.
Dans les réseaux électriques, il est considéré comme un composant majeur pour fournir la tension aux lignes qui sont connectées. Sa destination est de fournir des tensions aux lignes de connexion qui sont connectées au transformateur de puissance.
C’est pourquoi les transformateurs de puissance ressemblent quelque peu aux transformateurs de distribution, mais ils ont leurs caractéristiques et leurs attributs uniques. En ce qui concerne les applications, les transformateurs de puissance sont couramment utilisés pour transformer la puissance d’un circuit à l’autre sans changement ni interruption de fréquence.
C’est la définition de base de la plupart des transformateurs qui s’applique aux transformateurs de puissance. Une autre chose qui mérite d’être mentionnée est qu’il n’y a pas de pièces mobiles dans les transformateurs de puissance. Ainsi, ils sont considérés comme des dispositifs statiques.
Les transformateurs de puissance fonctionnent uniquement sur une alimentation en courant alternatif, mais cela ne signifie pas qu’ils ne fonctionnent pas selon plusieurs principes.
Ils peuvent également être utilisés pour réguler les réseaux de transmission qui sont à haute tension, aussi bien en montée qu’en descente. Ils sont généralement générés à des cotes supérieures à 200 MVA.
Le réseau électrique ou le réseau de distribution d’électricité fait référence à un réseau qui fournit de l’électricité à ses consommateurs. Les réseaux électriques impliquent des lignes de transmission, des lignes de distribution, des pylônes et des centrales électriques. Le générateur est responsable de la production d’énergie, de la conversion de l’énergie en niveaux de haute tension pour la distribution.
Vous trouverez ci-dessous les différentes fonctions des transformateurs de puissance.
Le noyau de fer des transformateurs de puissance est généralement laminé avec la feuille mince. Cela empêche la formation de courants de Foucault dans le noyau, ce qui réduit le risque de perte d’énergie.
Les transformateurs de puissance ont deux enroulements qui sont les enroulements primaire et secondaire avec des fonctions différentes. L’enroulement primaire est chargé de tirer l’énergie de la source tandis que l’enroulement secondaire est la bobine qui fournit de l’énergie à la tension convertie à la charge.
Les transformateurs de puissance ont des matériaux d’isolation solides, la plupart des transformateurs ont des panneaux de presse en papier et des panneaux de transformateur formés à partir de cellulose. L’isolant de cellulose avec de l’huile minérale est couramment utilisé comme moyen de refroidissement pour les transformateurs en raison de son efficacité à réguler la température du transformateur.
L’huile ou le minéral de transformateur est utilisé comme fluide de refroidissement pour les transformateurs. Certains transformateurs n’utilisent pas d’huile mais utilisent plutôt de l’air sous pression ou forcé comme moyen naturel de refroidir le transformateur.
Le chargeur de prise est un mécanisme dans les transformateurs de puissance et autres transformateurs qui permet de choisir des rapports de rotation variables en étapes distinctes. Ce processus se fait en se connectant à un certain nombre de points d’accès.
Les conservateurs d’huile dans les transformateurs offrent suffisamment d’espace pour l’augmentation du volume d’huile à l’intérieur du transformateur lorsque la température du transformateur augmente. Les conservateurs d’huile peuvent également être considérés comme un réservoir d’huile isolante.
Les reniflards aident à empêcher l’humidité atmosphérique de pénétrer dans le transformateur, ce qui réduit les coûts de maintenance.
Les tubes de refroidissement comprennent des tubes de radiateur externes qui peuvent provenir du refroidissement par air installés sur les parois du réservoir du transformateur. Les ventilateurs aspirent l’air par le bas et le conduisent vers la partie supérieure des tubes qui refroidit l’huile.
Si la charge n’est pas pleine, les systèmes de refroidissement peuvent fonctionner sans les ventilateurs.
Le relais Buchholz est considéré comme un dispositif de sécurité dans lequel il est couramment utilisé pour les transformateurs immergés dans l’huile qui sont généralement supérieurs à 500 kVA. Sa fonction est de protéger le transformateur des défauts qui pourraient survenir à l’intérieur du transformateur.
Cela peut provenir de pannes d’impulsion, de défauts d’isolation, etc.
Les évents d’explosion empêchent la libération d’une pression excessive générée à l’intérieur du transformateur.
La conception des transformateurs de puissance est composée principalement de métal recouvert de tôles d’acier inoxydable. Il peut être soit formé en un type de coque ou un type de noyau.
En ce qui concerne les structures, elles sont connectées, ce qui utilise des conducteurs pour produire des transformateurs monophasés ou un transformateurs triphasés.
Trois transformateurs monophasés nécessiteront que chacune de ses banques soit isolée des pièces supplémentaires, ce qui assure le service continu si jamais une banque refuse de fonctionner correctement.
Pour un transformateur triphasé, même s’il s’agit d’un type à noyau ou à coque, il ne fonctionnera tout simplement pas.
C’est pourquoi les transformateurs triphasés sont plus efficaces en termes de production. Il a une empreinte carbone plus faible, ce qui est excellent pour l’environnement, et de meilleures opérations avec une efficacité élevée.
Sa structure est formée dans un fluide spécifique ignifuge à l’intérieur d’un réservoir. La véranda sur le dessus permet à l’huile en mouvement de la recouvrir complètement. Le chargeur de la charge draine le côté du réservoir pour le meilleur réglage de tension efficace.
En ce qui concerne ses bagues, elles permettent aux autres parties du réservoir d’entrer et de sortir du système sans perturber ni endommager la coque extérieure. Les transformateurs de puissance sont connus pour fonctionner au-delà des faibles valeurs nominales.
Un transformateur de puissance est un appareil électrique statique qui sert à convertir une certaine valeur de tension alternative (courant) en une autre ou plusieurs valeurs différentes de tension (courant) avec la même fréquence. Lorsque l’enroulement primaire est alimenté en courant alternatif, un flux magnétique alternatif est généré, et le flux magnétique alternatif induit une force électromotrice alternative dans l’enroulement secondaire à travers la perméabilité magnétique du noyau de fer. Le niveau de la force électromotrice secondaire induite est lié au nombre de spires des enroulements primaire et secondaire, c’est-à-dire que la tension est proportionnelle au nombre de spires.
La fonction principale est de transmettre de l’énergie électrique, par conséquent, la capacité nominale est son paramètre principal. La capacité nominale est une valeur usuelle pour exprimer la puissance, qui est la taille de l’énergie électrique transmise, exprimée en kVA ou MVA. Lorsque la tension nominale est appliquée au transformateur, elle est utilisée pour déterminer le courant nominal qui ne dépasse pas la limite d’échauffement dans des conditions spécifiées.
Le transformateur de puissance le plus économe en énergie est le transformateur de distribution à noyau de fer en alliage amorphe, et son plus grand avantage est que la valeur de perte à vide est extrêmement faible. La question de savoir si la valeur de perte à vide peut être finalement garantie est la question centrale à prendre en compte dans l’ensemble du processus de conception. Lors de l’agencement de la structure du produit, en plus de considérer que le noyau en alliage amorphe lui-même n’est pas affecté par une force externe, les paramètres caractéristiques de l’alliage amorphe doivent être sélectionnés avec précision et raisonnablement lors du calcul.
Les transformateurs de puissance sont divisés en deux catégories selon leurs fonctions : les transformateurs élévateurs et les transformateurs abaisseurs. Les sous-stations de l’usine utilisent toutes des transformateurs abaisseurs.
Le transformateur abaisseur de la sous-station terminale, également appelé transformateur de distribution.
Les transformateurs de puissance sont divisés en deux catégories selon les séries de capacité, la série de capacité R8 et la série de capacité R10.
La série de capacité R8 signifie que la classe de capacité est augmentée du multiple de R8≈1,33. Les anciennes classes de capacité de transformateur de mon pays adoptent cette série, telles que : 100kvA, 135kvA, 180kvA, 240kvA, 320kvA, 420kvA, 560kvA, 750kvA, 1000kvA, etc.
La série de capacité R10 signifie que la classe de capacité est augmentée par des multiples de R10 ≈ 1,26. Le niveau de capacité de la série R10 est relativement dense, ce qui est pratique pour une sélection raisonnable. Il est recommandé par la CEI (Commission électrotechnique internationale). les nouvelles classes de capacité de transformateur de mon pays utilisent cette série, telles que : 100KVA, 125kvA, 160kvA, 200kvA, 250kvA, 315kvA, 400kvA, 500kvA, 630kvA, 800kvA, 1000kvA.
Les transformateurs de puissance sont divisés en deux catégories selon le nombre de phases, monophasé et triphasé. Les sous-stations d’usine utilisent généralement des transformateurs de puissance triphasés.
Les transformateurs de puissance sont divisés en deux catégories selon le mode de régulation de tension, avec régulation de tension à vide (également appelée régulation de tension sans excitation) et régulation de tension en charge. La plupart des sous-stations d’usine utilisent des transformateurs de régulation de tension à vide.
Les transformateurs de puissance sont divisés en autotransformateurs à un enroulement, transformateurs à double enroulement et transformateurs à trois enroulements selon la structure d’enroulement. Les sous-stations d’usine utilisent principalement des transformateurs à double enroulement.
Les transformateurs de puissance sont classés selon les méthodes d’isolation et de refroidissement des enroulements, y compris immergés dans l’huile, secs et remplis de gaz (SF6). Parmi eux, les transformateurs immergés dans l’huile comprennent l’auto-refroidissement immergé dans l’huile, le refroidissement par air immergé dans l’huile, le refroidissement par eau immergé dans l’huile et le refroidissement par circulation d’huile forcée. La plupart des sous-stations d’usine utilisent des transformateurs auto-refroidissants immergés dans l’huile.
Le transformateur dit rempli de gaz désigne un transformateur dans lequel le circuit magnétique (noyau de fer) et les enroulements du transformateur sont situés dans un boîtier rempli de gaz isolant. Dans le passé, le gaz SF6 était généralement utilisé, il est donc également appelé transformateur à isolation gazeuse.
Les transformateurs de puissance sont divisés en deux catégories selon le matériau du conducteur d’enroulement, les transformateurs d’enroulement en cuivre et les transformateurs d’enroulement en aluminium. Les sous-stations d’usine utilisaient principalement des transformateurs à enroulement en aluminium dans le passé, mais les transformateurs à enroulement en cuivre à faible perte sont maintenant de plus en plus largement utilisés.
Afin de minimiser les pertes de puissance dans les lignes de transmission, la procédure consiste à créer de l’énergie électrique à des niveaux de tension réduits, ce qui entraîne une augmentation du courant et des pertes dans les lignes dues à l’échauffement ohmique. Ce problème peut être résolu en incluant un transformateur élévateur dans la centrale électrique afin d’augmenter le niveau de tension, ce qui abaisse le courant et réduit les pertes tout en améliorant l’élément de puissance. En outre, un transformateur abaisseur peut être utilisé à la sortie pour réduire la tension à un niveau approprié pour la distribution et l’utilisation.
Offrir une isolation galvanique entre les circuits : Les transformateurs de puissance peuvent fournir une isolation électrique entre deux ou plusieurs circuits qui ont des possibilités ou des régularités différentes. Cela permet d’éviter les courts-circuits, les défauts de mise à la terre, les interférences et les dommages causés aux outils délicats.
Les transformateurs de puissance peuvent être utilisés pour aligner l’impédance des tonnes avec celle de la source en changeant la tension et l’existant dans le circuit. Cet alignement peut améliorer l’efficacité et la performance du transfert de puissance dans le circuit.
Les transformateurs de puissance peuvent fournir différents niveaux de tension pour répondre à différentes demandes. Ils peuvent fournir différentes tensions pour une série d’usages, tels que l’éclairage, le chauffage, la climatisation et l’interaction. Par exemple, un transformateur triphasé peut fournir du courant triphasé pour un usage commercial et du courant monophasé pour un usage domestique.
Les transformateurs de puissance peuvent être classés en fonction de différentes exigences, telles que leur construction, leur fonction, leur application, etc. Voici quelques-uns des types habituels de transformateurs de puissance :
Les transformateurs d’amplification et de réduction : Ces transformateurs sont utilisés pour augmenter ou diminuer le niveau de tension d’une alimentation électrique. Un transformateur élévateur comporte plus de tours dans l’enroulement secondaire que dans l’enroulement principal, tandis qu’un transformateur abaisseur comporte moins de tours dans l’enroulement secondaire que dans l’enroulement principal.
Transformateurs monophasés et triphasés : Ces transformateurs sont utilisés pour traiter les matériaux de climatisation monophasés ou triphasés. Un transformateur monophasé possède un enroulement primaire et un enroulement secondaire, tandis qu’un transformateur triphasé possède trois enroulements principaux et trois enroulements secondaires qui sont reliés dans une configuration en étoile ou en triangle.
Il existe deux types de transformateurs : ceux qui ont des enroulements différents pour les circuits principaux et secondaires, et ceux qui ont un enroulement commun pour les deux circuits. Un transformateur à deux enroulements est apprécié pour les rapports de tension supérieurs à 2, tandis qu’un autotransformateur convient pour les rapports inférieurs à 2.
Les transformateurs de circulation et de puissance remplissent des fonctions différentes au sein du réseau électrique. Un transformateur de distribution abaisse la tension pour fournir de l’électricité aux foyers et aux entreprises, en maintenant des niveaux de tension sûrs même lorsqu’il fonctionne à plein régime. D’autre part, un transformateur de puissance réajuste la tension pour transférer l’énergie électrique entre la centrale nucléaire et les sous-stations, avec des tensions variables en fonction des besoins et une politique de tension moins précise.
Les instruments de mesure de la tension et du courant nécessitent des valeurs réduites pour fonctionner avec précision. Les transformateurs d’instruments sont utilisés pour réduire les tensions et les courants élevés dans un circuit à des niveaux inférieurs, mesurables par des instruments standard. Il existe deux types de transformateurs d’instruments : les transformateurs actuels (TA) et les transformateurs prospectifs (PT).
Les transformateurs refroidis à l’huile et les transformateurs secs utilisent des méthodes de refroidissement différentes. Les transformateurs refroidis à l’huile utilisent de l’huile minérale pour le refroidissement, qui passe par des radiateurs ou des échangeurs de chaleur. En revanche, les transformateurs de type sec utilisent l’air comme outil de refroidissement, qui est distribué par des évents ou des suiveurs.
Les transformateurs à noyau et les transformateurs à enveloppe présentent des variantes dans la disposition des noyaux et la configuration des enroulements. Dans un transformateur à noyau, le noyau est de forme rectangulaire avec deux branches droites et une culasse droite, tandis que les enroulements sont ronds et concentriques, positionnés sur les deux branches. En revanche, un transformateur à coquille se compose d’un bras ou d’une jambe central(e) et de deux bras ou jambes extérieurs qui enferment les enroulements comme une coquille. Dans cette configuration, les enroulements sont superposés entre les branches.
Les transformateurs peuvent être classés en deux catégories en fonction de leur zone d’installation et de leurs caractéristiques de protection : les transformateurs extérieurs et les transformateurs intérieurs. Les transformateurs extérieurs sont construits pour résister à des conditions climatiques extrêmes et sont généralement refroidis à l’huile et encadrés dans des conteneurs en acier. En revanche, les transformateurs intérieurs sont conçus pour fonctionner dans des environnements réglementés et sont généralement de type sec et enfermés dans des armoires en acier.
la production d’énergie : Les transformateurs de puissance à élévation de tension sont utilisés par les centrales électriques pour préparer l’énergie qu’elles produisent à être transportée vers les sous-stations.
La distribution d’électricité : Les transformateurs de puissance sont utilisés pour augmenter ou diminuer la tension à de nombreux endroits du réseau de distribution afin de garantir une transmission efficace de l’énergie électrique.
Circulation de l’énergie électrique : Les transformateurs de puissance sont utilisés pour réduire les niveaux de tension afin d’assurer une distribution efficace et sans risque aux habitations et aux entreprises. Ces transformateurs peuvent répondre à la demande croissante et décroissante et maintenir une tension régulière.
Fabrication de l’énergie électrique : Avant de circuler, les transformateurs de puissance augmentent la tension de l’énergie électrique produite par les centrales électriques. Cela permet de réduire les pertes dans les lignes de transmission tout en conservant une tension plus faible.
Le transport d’électricité comprend l’utilisation de transformateurs de puissance pour augmenter ou réduire la tension à différents endroits du système de transmission afin de garantir une circulation fiable de l’électricité. Ces transformateurs utilisent également la séparation électrique et le changement d’impédance entre les différents circuits.
Circulation de l’électricité : Les transformateurs de puissance sont utilisés pour abaisser la tension en vue de la distribution aux différents consommateurs. Ils offrent également de nombreux niveaux de tension pour diverses applications, telles que l’éclairage, le chauffage, la climatisation, l’interaction, etc.
Les systèmes d’éclairage utilisent des transformateurs de puissance pour fournir des courants élevés et une tension réduite pour diverses applications, notamment les lampes fluorescentes et les enseignes au néon.
Dans le domaine de l’audio, les transformateurs de puissance jouent un rôle essentiel dans la séparation et l’augmentation des signaux sonores dans des gadgets tels que les haut-parleurs, les amplificateurs et les microphones.
Appareils numériques : Les transformateurs de puissance sont utilisés pour fournir une alimentation basse tension et gérée pour les gadgets électroniques, tels que les ordinateurs, les téléviseurs, les radios, etc.
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