MACHINE STATIQUE A COURANT ALTERNATIF

Pour la plupart des transformateurs triphasés, le courant qui circule dans les bobinages est relativement élevé ce qui sous-entend que les conducteurs sont soumis à des effets joule relativement important. Nous avons donc un échauffement des bobinages. Jusqu’à une puissance considérée comme faible par les constructeurs, les bobines sont refroidies par l’air ambiant c’est également le cas pour les transformateurs monophasés. Pour les transformateurs de moyenne puissance, le circuit magnétique et les bobines sont placées dans une cuve. Cette cuve est ensuite inondée d’huile non conductrice. Cette huile sert en fait de fluide colporteur. Par analogie avec les machines fournissant du froid, ou dans ce cas c’est le fréon ou l’argon qui joue ce rôle. Une réserve d’huile est placé au dessus de la cuve. Cette huile est soumise à une surveillance très stricte afin d’éviter que par dépôt de saleté dans l’huile, elle ne perde ces propriétés isolantes. Une quantité trop élevée d’impureté pourrait conduire à un phénomène de court-circuit au sein du transformateur. Pour ces transformateurs, l’huile est refroidie par contact avec les parois de la cuve. Ces parois sont d’ailleurs formées d’ailettes qui accentue l’effet de refroidissement. Pour les transformateurs de grande puissance, l’échauffement est tel qu’il faut absolument réaliser une circulation du fluide colporteur au sein de la cuve.

On utilise toujours de l’huile qui est mise en circulation au sein du transformateur. L’huile est ensuite refroidie en passant dans un échangeur. Que se soit dans n’importe quel cas, l’huile une fois contaminée par des saletés n’est pas jetée mais recyclée. La plupart du temps l’huile est traitées sur place et réinjectée immédiatement après traitement. Je note encore que en aucun cas il ne faut arrêter le fonctionnement du transformateur pour effectuer ce traitement.Les circuits magnétiques sont en tôles à cristaux orientés. Les tôles sont enchevêtrées avec joints droits ou avec joints obliques tout comme dans les transformateurs monophasés. Je rappel que le choix du type de joint est fonction de la circulation du flux au sein du circuit magnétique. Pour des joints droits, le flux réalise dans les coins une courbe, tandis que pour les joints obliques, le flux réalise dans les coins une cassure à 90°. Selon le cas on obtient plus ou moins de fuite de flux donc on joue sur le rendement de la machine. Tous les transformateurs n’ont pas une forme parallélipipédique, une partie ont une forme circulaire. Pour utiliser au mieux la surface interne des bobinages circulaires, on cherche à donner au circuit magnétique une section circulaire.

Ils peuvent être concentriques ou à bobines alternées. Selon les cas un choix sera fait. Notons toutefois que le plus souvent on utilise des enroulements concentriques. Dans ce cas, l’enroulement HT est formé par des galettes superposées.  Les bobinages sont en fil de cuivre ; très souvent on emploie plusieurs fils en parallèle. Ces fils changeant de position, on dit qu’ils sont permutés, pour éviter des pertes supplémentaires dues aux courant de Foucault. En basse tension les fils sont émaillés, l’isolation est constituée par des couches de coton, de soie ou de papier. Afin d’éviter au maximum des contacts entre bobinage HT et BT, un cylindre isolant est placé entre les deux enroulements. On place également entre les galettes constituant le bobinage HT des disques isolants. La chose la plus importante dans un transformateur de grande puissance est d’empêcher le déplacement des conducteurs. L’ensemble des enroulements sera donc parfaitement calé afin d’éviter tout déplacement aussi bien axial que radial. Je rappel que mes conducteurs sont soumis sans cesse à des forces électrodynamiques dues aux courants intenses qui circulent dans le primaire et le secondaire du transformateur.Afin d’arriver à des résultats acceptables, on utilise des tôles de largeur différente pour réaliser des noyaux en croix et parfois en gradin.

Pour donner un ordre de grandeur, le circuit magnétique d’un transformateur de 100KVA pèse environ 300Kg. Certain transformateur de très grande puissance ont cinq colonnes, les trois du centre reçoivent les enroulements et les deux aux extrémités servent à refermer le circuit magnétique. L’avantage de ce système est que les colonnes peuvent être plus petites ce qui facilite le déplacement.Suivant leur place dans le réseau, les transformateurs sont plus ou moins soumis aux variations de tension dues aux chutes de tension dans les lignes. Pour en tenir compte, la  haute tension comporte quelques spires de réglage sur chaque phase. Notons que pour un couplage étoile il est très facile d’ajouter ou de retrancher ces spires à l’enroulement du côté du point neutre. Le réglage se fera côté du point neutre, car n’oublier pas que les extrémités des bobines sont ensuite directement reliées aux isolateurs extérieurs. On emploie pour cela un commutateur approprié qui pourra être manœuvré en charge ou à vide en fonction des cas. Notons encore que l’ajout de spires peut engendrer une variation de tension de l’ordre de 5% au secondaire.