Transformateur de puissance

• Rôle du composant et types de transformateurs
• Technologies
• Construction des transformateurs immergés
• Raccordement

Rôle du composant et types de transformateurs

Les transformateurs de puissance servent à élever ou abaisser le niveau de tension d'une source électrique alternative.

Les principaux types de transformateurs de puissance sont :

• Les transformateurs de forte puissance utilisés dans les sous-stations de transmission, les postes industriels raccordés au réseau haute tension et les postes sortie de centrale (on compte en MVA)
  
• Les transformateurs de distribution, plus proches du consommateur et de plus faible puissance (on compte en kVA)
  
• Les transfos spéciaux comme ceux utilisés en amont des redresseurs (par exemple dans une sous-station d'alimentation DC d'un tramway) ou pour des applications industrielles spécifiques (four, électrolyse...)
  

Technologies

Un transformateur est constitué de plusieurs bobines de cuivre couplées entre elles par un circuit magnétique (sauf dans le cas particulier des auto-transformateurs). On envoi un courant alternatif sur un enroulement d'entrée (appelé primaire), ce qui génère un champ magnétique transmis par l'intermédiaire du circuit magnétique à un enroulement secondaire, qui génère à son tour une tension de sortie dépendant du ratio des nombres de spires des deux enroulements.

Dans un auto-transformateur, la bobine secondaire est une partie de la bobine primaire.

En haute tension, de nombreux phénomènes physiques sont à considérer :

• Les dégagements de chaleur sont importants => nécessité de refroidir les transformateurs
• Les contraintes mécaniques dues aux phénomènes magnétiques sont très fortes
• La variation de la tension de sortie en fonction de la charge nécessite la mise en place de dispositifs spécifiques de régulation

Si les transformateurs dits "secs" sont très répandus dans les faibles puissances, la majorité des transformateurs de forte puissance ont des parties actives (bobines et circuit magnétique) immergées dans l'huile diélectrique.

Construction des transformateurs immergés

On trouve deux types de construction pour les transformateurs de forte puissance :

Les transformateurs cuirassés ont une meilleure résistance aux court-circuits et sont plus compacts que les transformateurs colonnes. Ils sont en revanche plus cher, leur fabrication étant plus complexe.

Concernant le circuit d'huile, on trouve deux grandes familles :

1. Les transformateurs dits "hermétiques"
2. Les transformateurs dits "respirants"

Dans un transformateur hermétique, l'air du conservateur est emprisonné dans une membrane et est comprimé par l'huile en cas de dilatation. L'air et l'huile ne sont donc jamais en contact avec l'extérieur.

Dans un transformateur respirant, le volume d'air dans le conservateur est ajusté en fonction de l'expansion de l'huile, au travers d'un dessicateur.

Raccordement

Les transformateurs sont munis de bornes d'entrée et de sortie qui peuvent être reliées à des lignes via des bornes appelées "bushings" ou être coiffées par une gaine d'un poste GIS (voir image ci-contre).