Connexions de transformateur triphasé – Circuit Globe

Le transformateur triphasé se compose de trois transformateurs séparés ou combinés avec un seul noyau. Le primaire et le secondaire du transformateur peuvent être connectés indépendamment en étoile ou en triangle. Il existe quatre connexions possibles pour un banc de transformateurs triphasés.

1. Connexion Δ – Δ (Delta – Delta)
2. Connexion Υ – Υ (Étoile – Étoile)
3. Connexion Δ – Υ (Delta – Étoile)
4. Connexion Υ – Δ (Étoile – Delta)

Le choix du raccordement d’un transformateur triphasé dépend de divers facteurs tels que la disponibilité d’une connexion neutre pour la protection de mise à la terre ou les connexions de charge, l’isolation à la terre et aux contraintes de tension, la disponibilité d’un chemin pour le flux des troisièmes harmoniques, etc. Les différents types Les connexions sont expliquées ci-dessous en détail.

1. Connexion Delta-Delta (Δ-Δ)

La connexion triangle-triangle de trois transformateurs monophasés identiques est illustrée dans la figure ci-dessous. L’enroulement secondaire un₁un₂ correspond à l’enroulement primaire A₁UN₂et ils ont la même polarité. La polarité du terminal un de liaison un₁ et c₂ est le même que celui qui relie UN₁ et C₂. La figure ci-dessous montre le diagramme de phaseur pour le facteur de puissance en retard cosφ.

Les chutes de courant magnétisant et de tension dans les impédances ont été négligées. Dans des conditions équilibrées, le courant de ligne est √3 fois le courant d’enroulement de phase. Dans cette configuration, les tensions de ligne et de phase correspondantes sont identiques en amplitude des côtés primaire et secondaire.

La tension ligne à ligne secondaire est en phase avec la tension ligne à ligne primaire avec un rapport de tension égal au rapport de spires.

Si le raccordement des enroulements de phase est inversé d’un côté ou de l’autre, on obtient une différence de phase de 180° entre le système primaire et secondaire. Une telle connexion est connue sous le nom de connexion à 180º.

La connexion delta-delta avec déphasage de 180º est illustrée dans la figure ci-dessous. Le diagramme de phase d’un transformateur triphasé montre que la tension secondaire est en opposition de phase avec la tension primaire.

Le transformateur delta-delta n’est associé à aucun déphasage ni à des problèmes de charges déséquilibrées ou d’harmoniques.

Avantages de la connexion triangle-triangle du transformateur

Voici les avantages de la configuration triangle-delta des transformateurs.

1. Le transformateur delta-delta est satisfaisant pour une charge équilibrée et déséquilibrée.
2. Si un transformateur tombe en panne, les deux transformateurs restants continueront à fournir l’alimentation triphasée. C’est ce qu’on appelle une connexion delta ouverte.
3. Si des troisièmes harmoniques sont présentes, alors elles circulent dans un chemin fermé et n’apparaissent donc pas dans l’onde de tension de sortie.

Le seul inconvénient de la connexion triangle-triangle est qu’il n’y a pas de neutre. Cette connexion est utile lorsque ni le primaire ni le secondaire ne nécessitent de neutre et que la tension est faible et modérée.

2. Connexion étoile-étoile (Υ-Υ) du transformateur

La connexion étoile-étoile de trois transformateurs monophasés identiques sur chacun des primaires et secondaires du transformateur est illustrée dans la figure ci-dessous. Le diagramme de phaseur est similaire à celui d’une connexion delta-delta.

Le courant de phase est égal au courant de ligne et ils sont en phase. La tension de ligne est trois fois supérieure à la tension de phase. Il existe une séparation de phase de 30º entre la tension de ligne et la tension de phase. Le déphasage de 180º entre le primaire et le secondaire du transformateur est illustré dans la figure ci-dessus.

Problèmes associés à la connexion étoile-étoile

La connexion étoile-étoile présente deux problèmes très sérieux. Ils sont

1. La connexion YY n’est pas satisfaisante pour la charge déséquilibrée en l’absence de connexion neutre. Si le neutre n’est pas fourni, les tensions de phase deviennent gravement déséquilibrées lorsque la charge est déséquilibrée.
2. La connexion YY contient une troisième harmonique, et dans des conditions équilibrées, ces harmoniques sont égales en amplitude et en phase avec le courant magnétisant. Leur somme au neutre de la connexion en étoile n’est pas nulle, et donc cela déformera l’onde de flux qui produira une tension ayant des harmoniques dans chacun des transformateurs.

Les problèmes de déséquilibre et de troisième harmonique de la connexion YY peuvent être résolus en utilisant la terre solide du neutre et en fournissant des enroulements tertiaires.

3. Connexion Delta-Étoile (Δ-Υ)

La connexion ∆-Y du transformateur à trois enroulements est illustrée dans la figure ci-dessous. La tension de la ligne primaire est égale à la tension de la phase secondaire. La relation entre les tensions secondaires est V_LS= √3 V_PS.

Le diagramme de phase de la connexion ∆-Y du transformateur triphasé est présenté dans la figure ci-dessous. Il ressort du diagramme de phase que la tension de phase secondaire V_un conduit la tension de la phase primaire V_UN de 30°. De même, V_milliard mène V_NE par 30º et V_CN mène V_CN par 30º. Cette connexion est également appelée connexion +30º.

En inversant la connexion de chaque côté, la tension du système secondaire peut être amenée à être en retard de 30° par rapport au système primaire. Ainsi, la connexion est appelée connexion -30°.

4. Connexion étoile-triangle (Υ-Δ)

La connexion étoile-triangle du transformateur triphasé est illustrée dans la figure ci-dessus. La tension de la ligne primaire est √3 fois la tension de la phase primaire. La tension de la ligne secondaire est égale à la tension de la phase secondaire. Le rapport de tension de chaque phase est

Par conséquent, le rapport de tension ligne à ligne de la connexion Y-∆ est

Le diagramme de phaseur de la configuration est présenté dans la figure ci-dessus. Il existe un déphasage de 30 fils entre les tensions de phase respectives. De même, des dérivations de 30° existent entre les tensions de phase respectives. Ainsi la connexion est appelée connexion +30º.

La phase montre la connexion étoile-triangle du transformateur pour un déphasage de 30° de décalage. Cette connexion est appelée connexion – 30°. Cette connexion ne présente aucun problème avec la charge déséquilibrée et les troisièmes harmoniques. La connexion triangle fournissait une phase équilibrée du côté Y et fournissait un chemin équilibré pour la circulation des troisièmes harmoniques sans utiliser le fil neutre.

Connexion Delta Ouverte ou VV

Si un transformateur de connexion delta-delta est endommagé ou ouvert accidentellement, le transformateur défectueux est retiré et le transformateur restant continue de fonctionner comme une batterie triphasée. La puissance nominale du banc de transformateurs est réduite à 58 % de celle du banc de transformateurs réel. C’est ce qu’on appelle le delta ouvert ou delta VV. Ainsi, dans un transformateur à enroulement ouvert, deux transformateurs sont utilisés au lieu de trois pour le fonctionnement triphasé.

Laissez le V_abV_{avant JC} et V_Californie être la tension appliquée à l’enroulement primaire du transformateur. La tension induite au secondaire du transformateur ou sur l’enroulement est V_ab. La tension induite sur l’enroulement basse tension deux est V_{avant JC}. Il n’y a pas d’enroulement entre les points a et c. La tension peut être trouvée en appliquant KVL autour d’un chemin fermé composé des points a, b et c. Ainsi,

Laisser,

Où V_p est la grandeur de la ligne du côté primaire.

En remplaçant la valeur de V_ab et V_{avant JC} dans l’équation, on obtient

Le V_Californie est égale en amplitude à la tension aux bornes secondaire et à 120º de distance en temps des deux. La tension de ligne triphasée équilibrée produit une tension triphasée équilibrée du côté secondaire.

Si les trois transformateurs sont connectés en configuration triangle-triangle et fournissent une charge nominale et si la connexion devient un transformateur VV, le courant dans chaque enroulement de phase est augmenté de √3 fois. Le courant de ligne complet circule dans chacun des deux enroulements de phase du transformateur. Ainsi, chaque transformateur du système VV est surchargé de 73,2 %.

Il convient de noter que la charge doit être réduite de √3 fois dans le cas d’un transformateur connecté en triangle ouvert. Dans le cas contraire, une surchauffe grave et une panne des deux transformateurs pourraient survenir.