Connaissances sur les tests de transformateurs

Quelles sont les raisons d'une tension de sortie anormale des transformateurs de puissance ?

En conditions normales, la tension de sortie du transformateur doit être maintenue dans une certaine plage, et une tension basse ou élevée peut indiquer une panne électrique. Pour identifier ce type de défaut, examinez les aspects suivants.

1. Tension d'alimentation

Si la tension d'alimentation est basse ou élevée, la tension de sortie sera nécessairement basse ou élevée. Dans ce cas, il suffit de mesurer la tension d'alimentation. Si l'alimentation est en haute tension, elle peut être mesurée et comparée via un transformateur de tension.

2. Position incorrecte du changeur de prise

Pour les transformateurs de puissance haute tension, des changeurs de prise sont utilisés pour la régulation de tension. Le changeur de prise d'un transformateur de distribution 10 kV comporte 3 positions, et le rapport de tension de chaque position est indiqué dans le tableau.

Position de prise	Haute tension (kV)	Basse tension (V)
I	10,5	400
II	10
III	9,5

Si la tension d'alimentation est basse et que le changeur de prise est en position I, la tension de sortie sera nécessairement basse ; sinon, elle sera élevée.

3. Court-circuit entre spires d’enroulement

Le court-circuit entre spires se produit dans les enroulements haute tension ou basse tension du transformateur, ce qui modifie en réalité le rapport des spires entre les enroulements haute et basse tension, c’est-à-dire le rapport de tension.
(1) Si un court-circuit entre spires survient dans l’enroulement haute tension, le nombre de spires N1 au primaire diminue, le rapport de transformation baisse et la tension de sortie augmente.
(2) Si un court-circuit entre spires survient dans l’enroulement basse tension, le nombre de spires N2 au secondaire diminue, le rapport de tension du transformateur augmente et la tension de sortie diminue. Les défauts de court-circuit entre spires peuvent être détectés plus précisément en mesurant la résistance continue des enroulements ou le rapport de transformation.

4. Défauts du noyau et des enroulements

Lorsque la charge est appliquée, si la tension de sortie chute considérablement par rapport à la situation à vide, cela signifie que la chute de tension interne du transformateur est trop importante. Cela est dû à certains défauts dans le noyau ferromagnétique et les enroulements, qui augmentent l’impédance de fuite magnétique. Lorsque le courant de charge traverse cette impédance, la chute de tension devient importante.

5. Asymétrie de charge triphasée

Si le transformateur de distribution alimente de nombreuses charges monophasées telles que l’éclairage et les machines à souder, ces charges ne sont pas symétriques sur les trois phases, et le courant triphasé devient asymétrique, ce qui entraîne des chutes de tension d’impédance inégales dans le transformateur, provoquant un déséquilibre de la tension de sortie triphasée. L’asymétrie de charge triphasée est la plus critique lorsqu’une seule phase supporte la charge nominale, tandis que les deux autres phases sont à vide. Dans ce cas, la tension de phase chargée diminue significativement, tandis que les deux autres tensions de phase non chargées augmentent notablement. Dans les cas extrêmes, la tension de phase peut être multipliée par dix. C’est pourquoi il est fréquent d’observer, lorsqu’une machine à souder fonctionne sur une phase, que les ampoules sur les deux autres phases brillent nettement plus, voire grillent, tandis que sur la phase où la machine à souder opère, les ampoules s’assombrissent considérablement.

Pour limiter l’asymétrie de charge, les réglementations stipulent que le courant sur le neutre du transformateur ne doit pas dépasser 25 % du courant nominal de la phase.

6. Défaillance d’une phase côté haute tension du transformateur

L’absence d’alimentation sur une phase côté haute tension provoque un déséquilibre sévère de la tension de sortie côté basse tension. Supposons que la phase w soit hors tension, alors iw=0, le même courant iu=-iv circule dans les deux enroulements u et v, et le flux magnétique dans le noyau change. Le flux magnétique dans l’enroulement de phase w en série est φu-φv. Étant donné que les chemins magnétiques de φu et φv diffèrent, leurs valeurs ne sont pas exactement égales, de sorte que la tension de phase w côté basse tension n’est pas nulle. De même, la variation de tension côté basse tension peut être analysée. En raison des différentes structures de noyau et des formes d’enroulement des transformateurs, la tension côté basse tension varie si une phase est manquante côté haute tension. Le tableau 12 présente la distribution de tension côté basse tension après déconnexion de chaque phase côté haute tension d’un transformateur de distribution 10 kV, 0,4 kV, servant de référence pour le diagnostic de défauts.

Le potentiel côté secondaire du transformateur évolue avec le potentiel côté primaire. Ainsi, après l’interruption de la phase w au primaire, la tension au secondaire chute à 0,866 fois sa valeur normale. Lors d’un incident de perte de phase, la tension de service des charges monophasées connectées aux phases u et v diminue d’environ 14 %. Par conséquent, une attention particulière doit être portée à la déconnexion d’une phase côté primaire ou secondaire pendant le fonctionnement du transformateur.

Distribution de tension par phase côté basse tension lors d’une perte de phase côté haute tension d’un transformateur de distribution :

	uuv	uvw	uwu	uun	uvn	uwn
Normal	390	400	390	220	227	225
Défaut de phase U	205	390	190	10	200	190
Défaut de phase V	320	420	390	190	225	240
Défaut de phase W	390	420	280	155	260	200