Connexions courantes des enroulements de transformateurs et leurs applications

Les transformateurs sont des composants essentiels des systèmes électriques, et les connexions de leurs enroulements affectent directement leurs performances et leurs scénarios d'application. Les connexions d'enroulement de transformateur les plus courantes sont la connexion en triangle (D) et la connexion en étoile (Y ou Yn). Cet article donne un aperçu détaillé de ces deux types de connexion, de leurs méthodes de notation, des groupes de connexion, ainsi que des avantages et des applications de chacun d'entre eux.

I. Méthode de notation pour les groupes de raccordement de transformateurs

1. Signification des lettres majuscules et minuscules

Le groupe de connexion d'un transformateur est désigné par des lettres majuscules et minuscules : les lettres majuscules indiquent le type de connexion du côté primaire (ou côté haute tension), et les lettres minuscules indiquent le type de connexion du côté secondaire (ou côté basse tension). En particulier :

• Y (ou y) : Connexion en étoile
• D (ou d) : Connexion delta

Les chiffres utilisent la notation de l'horloge pour représenter la relation de phase entre les tensions des lignes primaire et secondaire, où le phasateur de la tension de la ligne primaire est l'aiguille des minutes fixée à la position 12 heures, et le phasateur de la tension de la ligne secondaire est l'aiguille des heures.

2. Exemple d'un groupe type

Par exemple, "Yn, d11" indique une connexion en étoile du côté primaire avec une ligne neutre, une connexion en triangle du côté secondaire et une tension de ligne secondaire en retard de 330 degrés par rapport à la tension de ligne primaire (ou en avance de 30 degrés). Dans cette notation, 11 signifie que lorsque le phasateur de tension de la ligne primaire est à la position 12 heures, le phasateur de tension de la ligne secondaire est à la position 11 heures.

En savoir plus : Transformateur Delta Wye

II. Groupes de connexion de transformateurs communs

La combinaison de deux enroulements dans un transformateur forme les quatre groupes de connexion suivants :

1. Y, y
2. D, y
3. Y, d
4. D, d

Les groupes de connexion couramment utilisés sont "Y, y" et "Y, d".

Groupe de connexion Yyn0

• Côté haute tension : Connexion en étoile (Y) avec mise à la terre du neutre
• Côté basse tension : Connexion en étoile (y) avec mise à la terre du neutre
• Les phases des tensions primaire et secondaire se chevauchent, ce qui est indiqué par un "0" sur l'horloge.

Groupe de connexion Dyn11

• Côté haute tension : Connexion delta (D)
• Côté basse tension : Connexion en étoile (y) avec une ligne neutre
• Les phases des tensions primaire et secondaire diffèrent de 330 degrés (11 heures sur l'horloge).

III. Analyse des performances des groupes de connexion

1. Perte à vide

• Groupe de connexion Yyn0: La connexion en étoile du côté haute tension génère un courant d'excitation sinusoïdal, mais en raison de la non-linéarité de la courbe de magnétisation, le flux du noyau contient d'importantes composantes de troisième harmonique, ce qui augmente l'hystérésis et les pertes par courants de Foucault.
• Groupe de connexion Dyn11: Le courant de troisième harmonique peut circuler dans l'enroulement haute tension, ce qui rend le flux du noyau sinusoïdal et réduit les pertes. La perte à vide des connexions Dyn11 peut être inférieure d'environ 10% à celle des connexions Yyn0.

2. Courant homopolaire

• Groupe de connexion Yyn0: Une charge secondaire déséquilibrée génère un flux homopolaire, ce qui augmente les pertes supplémentaires. Les transformateurs de grande capacité ne sont pas adaptés à cette méthode de connexion.
• Groupe de connexion Dyn11: Le courant homopolaire de l'enroulement primaire peut circuler à l'intérieur de l'enroulement, ce qui affaiblit le flux homopolaire de l'enroulement secondaire et réduit la surchauffe. La perte de charge des connexions Dyn11 peut être inférieure d'environ 20% à celle des connexions Yyn0.

3. Court-circuit monophasé

• Groupe de connexion Dyn11: Faible impédance homopolaire, d'où un courant de court-circuit monophasé élevé du côté basse tension et une grande sensibilité de la protection.
• Groupe de connexion Yyn0: Impédance homopolaire élevée, entraînant une tension homopolaire élevée et une asymétrie importante de la tension de phase.

IV. Choix des méthodes de raccordement dans la pratique

1. Connexion en triangle du côté basse tension du transformateur principal

• Raison: Élimine les troisièmes harmoniques et prévient la distorsion harmonique dans la forme d'onde de la tension du réseau électrique. Le courant homopolaire forme un courant de circulation dans la connexion delta, ce qui maintient la qualité de l'énergie.

2. Principes de choix des méthodes de connexion

• Connexion Y-D: Généralement utilisé pour les transformateurs abaisseurs, car la connexion en étoile du côté haute tension réduit les pertes en ligne.
• Connexion D-Y: Généralement utilisé pour les transformateurs élévateurs, mais également courant dans les transformateurs de distribution où le côté basse tension est mis à la terre.

3. Traitement des cas particuliers

• Connexion Y-Y: Généralement non utilisé en raison de l'absence de chemins harmoniques, qui peuvent causer une distorsion de sortie importante.
• Questions relatives aux transformateurs à plusieurs étages: Par exemple, un transformateur 10/0,4 kV alimentant un immeuble de bureaux doit s'assurer que la ligne neutre est mise à la terre lorsqu'il transforme 400V ou 380V en 110V pour un équipement spécifique.

V. Conclusion

Le choix de la méthode de connexion appropriée pour les transformateurs est crucial pour la sécurité et la stabilité du fonctionnement des réseaux électriques. Des méthodes de connexion appropriées peuvent réduire les pertes, améliorer le rendement, supprimer les harmoniques et garantir la qualité de l'énergie. Dans les applications pratiques, la méthode de connexion appropriée doit être sélectionnée en fonction des besoins spécifiques, en tirant parti des avantages de chaque méthode pour garantir la fiabilité et l'efficacité économique du système électrique.