Qu’est-ce qu’un transformateur haute tension ?
Un transformateur haute tension est un transformateur qui entre une haute tension en tant que tension primaire et sort une tension secondaire abaissée ou augmentée.
Un transformateur, également appelé transformateur de puissance, est un dispositif qui convertit la tension d’un courant d’entrée en une autre tension de sortie. La conversion à une tension inférieure à la tension d’entrée est appelée abaisseur, tandis que la conversion à une tension supérieure est appelée élévateur. Les tensions d’alimentation sont classées en basse tension, haute tension et haute tension spéciale, la haute tension étant une tension alternative comprise entre 600 V et 7 kV.
Utilisations des transformateurs haute tension
En général, les transformateurs haute tension sont utilisés pour alimenter en électricité de grandes installations à forte consommation électrique, telles que les usines, les hôpitaux et les installations commerciales.
L’électricité produite par les centrales électriques est extrêmement élevée, avec des tensions de plusieurs dizaines de milliers de volts. Elle ne peut être utilisée si elle est transmise directement à l’utilisateur. Cependant, du point de vue de l’efficacité du transport, l’électricité est transmise à haute tension et à faible courant à proximité de la source d’approvisionnement, puis abaissée à une tension utilisable par un transformateur.
Les transformateurs haute tension sont généralement intégrés dans des installations de réception d’énergie à haute tension appelées cellules et sont situés sur les toits.
Principe des transformateurs haute tension
Un transformateur se compose de deux bobines. Les deux bobines sont séparées électriquement mais reliées magnétiquement par un noyau de fer.
La bobine du côté de l’entrée est la bobine primaire et celle du côté de la sortie est la bobine secondaire. Lorsqu’un courant traverse la bobine primaire, un flux magnétique est généré selon la loi d’Ampère. Ce flux magnétique est transmis par le noyau de fer à la bobine secondaire, où une tension est générée en fonction du nombre de tours de la bobine, conformément à la loi de Faraday sur l’induction électromagnétique. Ainsi, en utilisant la bobine et le noyau de fer, la tension entre l’alimentation d’entrée et de sortie peut être convertie.
Autres informations sur les transformateurs haute tension
1. Système de refroidissement des transformateurs haute tension
Comme la chaleur est générée à l’intérieur du transformateur en raison des pertes de puissance, un système de refroidissement est mis en place. Il existe deux méthodes de refroidissement : la méthode à l’huile minérale, dans laquelle les enroulements sont refroidis avec de l’huile isolante, et la méthode moulée, dans laquelle aucune huile n’est utilisée.
Les transformateurs haute tension sont utilisés dans des installations où des mesures strictes de prévention des catastrophes sont exigées, de sorte que la “méthode moulée” est souvent utilisée, car elle présente un risque d’incendie plus faible. Dans le cas des transformateurs remplis d’huile, l’huile isolante est du pétrole de classe 3. Il convient de noter que lorsque la capacité des transformateurs haute tension augmente et que le volume d’huile dépasse 400 litres, l’huile seule est réglementée par la loi sur les services d’incendie en tant que substance dangereuse.
À mesure que la capacité augmente, il devient plus difficile d’utiliser des transformateurs à refroidissement automatique, d’où l’utilisation de systèmes à circulation forcée.
2. Prix des transformateurs haute tension
Les transformateurs haute tension sont relativement peu coûteux parmi les équipements industriels en raison de la simplicité de leur mécanisme. Pour les transformateurs ayant une tension temporaire générale de 6 600 V/3 300 V et une tension secondaire de 400 V/200 V/105 V, il existe des produits de catalogue provenant de diverses entreprises d’électricité industrielle.
Les produits de catalogue sont considérés comme ayant une limite supérieure d’environ 2 000 kVA, au-delà de laquelle ils sont fabriqués sur commande. Le prix moyen des transformateurs auto-refroidissants remplis d’huile est de quelques centaines de milliers de yens (quelques milliers d’euros) pour ceux de quelques dizaines de kVA, et de plusieurs millions à 20 millions de yens (quelques dizaines à quelques centaines de milliers d’euros) pour ceux de 2.000 kVA (à partir de 2021). Les systèmes moulés sont plus chers.
Les prix indiqués ci-dessus concernent les transformateurs abaisseurs généraux, mais comme les spécifications spéciales sont réalisées sur commande, il est nécessaire de consulter les entreprises.
3. Capacité des transformateurs haute tension
La capacité d’un transformateur haute tension est déterminée par la valeur du courant admissible des enroulements et la capacité du noyau de fer magnétique. Si un courant dépassant la valeur admissible circule dans les enroulements, le transformateur est protégé par un relais de surintensité, car cela peut conduire à une brûlure du transformateur.
La capacité d’un moteur triphasé, par exemple, est mesurée en kW (kilowatts), tandis que la capacité d’un transformateur haute tension est mesurée en kVA (kilovolts). Les produits du catalogue pour les transformateurs haute tension monophasés à trois fils ont une limite supérieure d’environ 300 kVA, tandis que les transformateurs triphasés de 400 V/200 V ont une limite supérieure de 2 000 kVA.
En cas d’utilisation d’une armoire, la limite supérieure des produits commerciaux est d’environ 750 kVA en raison de la taille de l’armoire et de la capacité de refroidissement.
4. Facteur de puissance des transformateurs haute tension
Il convient de noter que la quantité de travail pouvant être appliquée à un transformateur haute tension dépend du facteur de puissance de la charge. Plus le facteur de puissance est éloigné de 1, moins on peut travailler. En maintenant le facteur de puissance sur le côté secondaire du transformateur haute tension à 1, ce dernier peut être utilisé au maximum de sa capacité sans gaspillage.
Comme les machines industrielles comportent de nombreux moteurs, le facteur de puissance oscille souvent dans le sens du retard. En règle générale, des condensateurs de puissance sont connectés en parallèle avec la charge pour compenser.
Les transformateurs haute tension sont conçus pour une efficacité maximale à des charges d’environ 60 %. Il est donc important de choisir un condensateur avec une marge suffisante pour que la capacité normalement utilisée soit d’environ 60 %.