Formule de courant du transformateur de puissance : de la formule au fonctionnement réel 

Quand tu entendsformule de courant du transformateur de puissance, la première chose qui me vient à l’esprit est I = S / (√3 U). C'est ringard, non ? Mais c’est précisément sur cette banalité que tombent de nombreux jeunes professionnels, pensant que c’est là tout l’enjeu. La formule est le calcul idéal pour un nouveau transformateur dans des conditions idéales. Mais dans la pratique, ce courant est une quantité vivante, dépendant d’un ensemble de facteurs sur lesquels les manuels passent souvent sous silence.

La formule n'est que le début du voyage

Alors prenons les classiques. Courant d'enroulement nominal. Pour un transformateur triphasé, tout semble clair : on divise la puissance totale par la tension et la racine de trois. Mais immédiatement la première nuance : quelle tension dois-je utiliser ? Phase à phase ou phase à phase ? Pour les transformateurs à huile ou à sec à usage général, la tension de ligne est généralement prise. Cependant, lorsque vous rencontrez des schémas de connexion d'enroulements spécifiques ou, par exemple, des transformateurs pour sous-stations de conversion, vous pouvez être confus. J'ai moi-même vu comment dans l'une des installations, lors du remplacement d'un ancien TM-2500 par un nouvel analogue deWenzhou Qiaonasen Équipement électrique Co., LtdLes installateurs ont failli se tromper en connectant les robinets car ils ont calculé mécaniquement le courant pour l'ancien calibre, sans tenir compte du fait que le nouvel appareil a une tension de court-circuit légèrement différente.

Et il existe également des courants avec une charge asymétrique. La formule du courant nominal n’est plus une panacée. Vous devez effectuer des calculs pour les séquences inverse et zéro, ceci est particulièrement critique pour les transformateurs qui alimentent, par exemple, des fours à arc ou de grandes stations de soudage. Je rappelle constamment à mes collègues : regardez non seulement la plaque dimensionnelle, mais aussi le passeport, où sont souvent indiqués les coefficients d'asymétrie admissibles. Certains fabricants, dontQnasen, dans leur documentation pour les transformateurs 10/0,4 kV, ils fournissent désormais directement des graphiques ou des tableaux des courants à long terme admissibles pour différents modes, ce qui est très pratique pour les concepteurs.

Et bien sûr la température. La formule ne vous dira pas comment se comportera le courant si le transformateur est placé dans une chambre mal ventilée en été à +40. Le courant nominal est garanti dans les conditions de refroidissement nominales. En réalité, il faut introduire des facteurs de correction, et parfois simplement sous-estimer la charge, pour que les relais thermiques ne s'envolent pas ou, pire encore, qu'un vieillissement accéléré de l'isolation ne commence pas. Il ne s’agit plus de mathématiques, mais d’expérience opérationnelle.

Courants à vide et de court-circuit : paramètres cachés

Tout le monde se souvient du courant de fonctionnement, mais ces deux grandeurs sont souvent oubliées jusqu'à ce qu'elles rencontrent un problème. Le courant à vide est apparemment une bagatelle, quelques pour cent de la valeur nominale. Mais lorsque l’on accepte un nouveau transformateur, le mesurer est un rituel obligatoire. Un prix très élevé par rapport au passeport Ixx est un signal d'alarme. Cela peut indiquer des défauts dans l'assemblage du circuit magnétique, un court-circuit entre spires dans l'enroulement BT lui-même, qui peuvent ne pas être apparus lors des tests de tension de fonctionnement. Une fois qu'un transformateur sec a été installé sur le site, et lorsqu'il a été allumé à la tension nominale, la protection différentielle s'est déclenchée côté HT. Tout le monde était paniqué, ils pensaient faire un court-circuit. Il s'est avéré que le courant à vide était 1,8 fois supérieur à celui déclaré et que la protection, qui n'était pas correctement configurée pour ce paramètre, l'a perçu comme un dommage interne.

Le courant de court-circuit Is est une toute autre histoire. Sa valeur, ou plutôt la tension de court-circuit (Uk%), est incluse dans la formule de calcul du courant de choc pour un court-circuit réel. Mais ici, il est important de comprendre : le passeport Uk% est la valeur à la position nominale du commutateur à prise. Et si le transformateur fonctionne à une tension différente de la tension nominale (par exemple, à l'étage négatif du changeur de prises en charge), alors le courant de court-circuit changera. Lors du calcul des paramètres de protection, cela doit être pris en compte. Nous avons examiné une fois le cas de fausses alarmes de la protection de courant maximum du côté 0,4 kV. Tout a été calculé correctement, mais ils n'ont pas tenu compte du fait que le transformateur fonctionne presque constamment à une tension plus élevée (+5% de prise), ce qui a entraîné une légère diminution de Uk% et, par conséquent, une augmentation du courant de court-circuit dans le réseau BT. La défense était à fleur de peau.

C'est pourquoi, lors de la sélection des transformateurs, notamment pour les installations critiques, nous demandons toujours des données de catalogue détaillées, y compris des graphiques de dépendance. À cet égard, le portailWenzhou Qiaonasen Équipement électrique Co., LtdIl se distingue avantageusement par le fait que pour la plupart des articles du catalogue, qu'il s'agisse de transformateurs à bain d'huile ou de transformateurs secs coulés, des rapports techniques complets sont immédiatement fournis avec les courbes de magnétisation, les valeurs exactes de perte et les courants XX pour les différents étages. Cela permet de gagner beaucoup de temps au stade de l’étude de faisabilité.

Les pièges pratiques de la mesure et de la surveillance

En théorie, j'ai mesuré le courant avec des pinces - et tout est clair. En pratique, c’est toute une quête. Premièrement : où placer les capteurs ? S'il s'agit de jeux de barres BT, généralement livrés en colis, il est important de s'assurer du bon positionnement des pinces pour éviter l'influence des phases voisines. Le bruit peut fausser les lectures, en particulier lors de la mesure de petits courants ou de courants non sinusoïdaux. Deuxièmement : la qualité de l’instrument de mesure lui-même. Les pinces bon marché avec des lectures moyennes sont presque inutiles pour les charges modernes avec des harmoniques élevées. Vous avez besoin d'un appareil True RMS.

Le sujet des harmoniques se démarque. La formule pour la valeur efficace du courant est valable pour une sinusoïde. Et si la charge est constituée de variateurs de fréquence, d'onduleurs, d'éclairage LED ? Les 3ème, 5ème, 7ème harmoniques apparaissent. La valeur efficace du courant augmente, le transformateur chauffe davantage (les pertes en cuivre augmentent proportionnellement au carré du courant, mais en tenant compte de l'effet cutané aux hautes fréquences - encore plus), et un ampèremètre ordinaire peut afficher une valeur proche de la normale. Il s'agit d'une situation insidieuse : d'après les relevés, tout est en ordre, mais le transformateur bourdonne et surchauffe. Par conséquent, dans les conditions de surveillance modernes, il ne suffit plus de simplement contrôler la valeur efficace. Analyse spectrale requise.

Nous avons mis en place un système de surveillance en ligne dans l'une des sous-stations de distribution avec une charge non linéaire prédominante. Nous avons examiné non seulement le courant, mais également le facteur de distorsion sinusoïdale (THD). Et ils ont remarqué avec le temps qu'après l'installation d'un nouveau compresseur puissant avec un VFD, le THD du courant côté BT augmentait jusqu'à 25 %. J'ai dû installer des selfs d'entrée. Sans une analyse détaillée, nous enregistrerions simplement une augmentation de température et, au mieux, déchargerions le transformateur, perdant ainsi de la puissance.

Influence de la conception du transformateur sur les courants admissibles

Tous les transformateurs ne sont pas identiques, et leur « capacité » Le courant n'est pas seulement déterminé par la section du fil. Prenons par exemple le système de refroidissement. Un transformateur à refroidissement naturel de l'huile (M) et un transformateur à soufflage et circulation forcée d'huile (DC) de même puissance auront des capacités de surcharge différentes. Cela ne change pas la formule actuelle, mais le régime thermique change, et donc le courant à long terme très admissible que nous pouvons « éliminer » change. de l'appareil sans endommager la ressource.

Conception sinueuse. Cuivre ou aluminium ? Ce n'est pas seulement une question de prix. Le cuivre a une meilleure conductivité, mais aussi un coefficient de dilatation thermique différent. Pour les bobinages en aluminium, la qualité des connexions de contact et la protection contre l'oxydation sont particulièrement critiques. J'ai vu les conséquences d'un mauvais sertissage des pointes sur un enroulement BT en aluminium - le point de contact est devenu chaud, l'isolation s'est carbonisée et par conséquent - un court-circuit entre spires. Le courant était normal, mais il est resté bloqué ? en mauvais contact.

Un autre point est la présence d'un changeur de prises en charge. Un changeur de prises en charge ou sans charge est une résistance supplémentaire, des contacts supplémentaires. Cela semble être une petite chose, mais à des courants élevés, même une résistance supplémentaire d'un milliohm entraîne une augmentation des pertes et un échauffement local. Lors du calcul des courants de fonctionnement attendus pour les transformateurs équipés d'un changeur de prises en charge, je prévois toujours mentalement une petite réserve de courant pour le côté où le changeur de prises en charge est installé. Surtout si les changements sont fréquents, comme par exemple dans les réseaux avec une production fluctuante à partir de sources d'énergie renouvelables.

Communication avec les équipements et protections associés

Le courant du transformateur détermine directement le choix des équipements en aval : machines, jeux de barres, câbles, transformateurs de courant. L'erreur la plus courante est l'écart entre le pouvoir de coupure des disjoncteurs et le courant de court-circuit du transformateur.formule de courant du transformateur de puissancepour un court-circuit triphasé on sait : Ikz = Inom / (Uk%/100). Mais ils oublient souvent de prendre en compte la résistance de l'ensemble du circuit lorsqu'ils amènent le courant du côté tension de la machine. De ce fait, un disjoncteur au pouvoir de coupure réduit éclatera tout simplement en cas de court-circuit réel.

Mettre en place des protections est une autre histoire. Le courant de fonctionnement de la protection contre le courant maximum (protection contre les surintensités) ou de coupure doit être ajusté non seulement à partir du courant nominal du transformateur, mais également à partir des surtensions magnétisantes. Ce lancer peut être 8 à 12 fois plus haut qu'Inom et durer une fraction de seconde. Si le réglage de coupure est trop sensible, nous aurons de faux déclenchements à chaque fois que le transformateur sera allumé. Nous devons rechercher un compromis en analysant les caractéristiques temps-courant à la fois du transformateur lui-même et du dispositif de protection.

Dans ce contexte, les solutions de bout en bout proposées par des fournisseurs tels que Qnasen présentent un avantage. Lorsque le transformateur, les cellules de l'appareillage et l'automatisation de protection sont conçus et fournis comme un système unique, les risques de telles incohérences sont minimisés. Leurs ingénieurs, spécialisés dans les solutions de transmission et de distribution haute et basse tension, fournissent généralement immédiatement des calculs de courant de court-circuit et des paramètres recommandés pour les configurations standard, ce qui facilite grandement la vie des installateurs et des techniciens de service.

Réflexions finales : formule contre réalité

Alors, où en sommes-nous ?formule de courant du transformateur de puissanceIl s’agit d’une base nécessaire et importante. Il n'y a nulle part sans elle. Mais ce n’est qu’une fondation, pas une maison finie. La vraie compréhension vient lorsqu'on commence à prendre en compte les dizaines d'ajustements que la vie apporte : température, harmoniques, état des contacts, mode de fonctionnement du réseau, vieillissement de l'isolation.

Mon conseil, basé sur une expérience amère et douce : ne vous limitez jamais aux calculs manuels. Regardez le passeport d'un appareil spécifique, tenez compte des conditions réelles de son fonctionnement, investissez dans des outils de mesure et de surveillance de haute qualité. Et rappelez-vous que le courant n'est qu'un des paramètres d'un dispositif électromagnétique complexe, tel qu'un transformateur de puissance. Son ampleur raconte l'histoire de la charge, mais pour comprendre l'ensemble du livre, il faut le « lire ». et la température, et les vibrations, et la composition des gaz dans le pétrole (pour le pétrole), et la forme de la courbe.

Travailler avec des fournisseurs fiables qui fournissent des données complètes et transparentes, telles queWenzhou Qiaonasen Équipement électrique Co., Ltd, réduit le nombre de surprises. Mais la responsabilité finale de garantir que le courant réel dans les câbles reste dans les limites, non seulement calculées, mais aussi raisonnables, incombe toujours au personnel d'exploitation. La formule est votre assistant, mais elle ne remplace pas le bon sens et une observation attentive de l’équipement.