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Transformateurs triphasés ; le neutre

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Transformateurs triphasés

De 3 à un seul transformateur en Δ / λ

1
2
3
3 transfos
Il est possible de coupler 3 transformateurs monophasés pour obtenir 1 transformateur triphasé. Mais cette solution est plus encombrante et complexe, à réserver à des cas particuliersPour nos besoins en formation, un transfo triphasé de moins de 100 VA, compact, étant introuvable ; nous avons assemblé 3 toriques :
Maquette transfo triphasé montage
Transformateur triphasé monté
...
Transfo tri
Comme le montre cette illustration, chaque phase possède son propre noyau et les 3 sont reliés, le noyau est donc plus compact que 3 éléments séparés grâce au court-circuit magnétique extérieur unique.
Transformateur triphasé triangle étoile
Les transformateurs abaisseursPour les installations de puissances moyennes : 20 kV vers 400 V triphasé (230 avec le neutre)
Si la consommation est supérieure ; l'arrivée se fait en 63 kV avec un intermédiaire en 5.5 kV ou autre
d'usine sont généralement câblés ainsi :
Le primaire est en triangle et le secondaire en étoile afin de disposer d'un neutre

Le déphasage entre primaire et secondaire s'exprime en indice horaireLe déphasage le plus classique : primaire en Δ et secondaire en λ engendre un déphasage de 30° entre les 2 :
Indices horaires déphasage transformateur
Ainsi, suivant les nombreuses options (primaire, secondaire, sens du courant...) on parle d'indice horaire 1 heure = 30° de déphasage...
par tranches de 30°. Les couplages sont exprimés coté primaire ainsiPar des lettres :
Y : étoile (Y : comme λ l'étoile à l'envers)
D : triangle (D : j'utilise Direct en mnémotechnique)
Z : zigzag, nous allons le voir...
, comme coté secondaire mais en minusculesy : étoile ; d : triangle et z : zigzag, nous allons le voir....




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Transformateurs triphasés, photos :

Transformateur triphasé 1000 VA
Transformateur triphasé pédagogique Tecnipass
Réalisé à partir de 3 transformateurs toriquesTransfos toriques monophasés pour réalisation triphasé, couplage libre tant coté primaire que secondaire par plaque à bornes.

Tecnipass 2016




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Couplage Zig-Zag

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3
Transformateur étoile équilibré
A gauche le générateur : l'alternateur, qui alimente le primaire en triangle d'un transfo HT. Coté secondaire en étoile les intensités sont identiques, le primaire est de fait lui aussi équilibré. Les conditions sont optimales.
Transformateur étoile non équilibré
Désormais la phase grise est 2 fois plus sollicité que la noire, la marron n'est plus utilisée. De par le couplage étoile un léger ré-équilibrage s'opère au primaire...
Transformateur Zig-Zag non équilibré
Avec le secondaire en zig-zag, nous allons le détailler, le ré-équilibrage est optimal ! Ce procédé est très utilisé en distribution.




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Zig-Zag explications

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Zoom zig-zag transfo 1
Le secondaire est câblé assez bizarrement, allons voir de plus près....
Zoom zig-zag transfo 2
En effectuant un zoom sur le secondaire, nous constatons que les demi-bobines sont croisées...
Animation zigzag vecteurs
Sans croisement, le déphasage serait de 60°, ce qui rendrait la somme vectorielle des 2 égale en amplitude à celle qui manque, anéantissant tout gain d'amplitude ! (comme en triangle). Avec l'opposition à 90°, on obtient 120° comme en étoile et la somme devient égale à tension unitaire × √3
Déphasage Zig-zag
Les tensions de sortie sont déphasées de 60° par rapport au primaire. Notez aussi le symbole du zig-zag.
symbole transfo triangle zigzag
Primaire à gauche en triangle, secondaire en zig-zag à droite. Ce transfo, très usité en distribution pour ses propriétés d'équilibrage limite aussi, de par son déphasage et de la somme vectorielle ne sollicitant jamais 1 seule phase, les distorsions de signal.




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Transformateurs triphasés de distribution

Transformateur triphasé distribution démontéTransfo de distribution triphasé




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Comment recréer du monophasé ?

Lorsque du triphasé sans neutre est distribué (ex : 400 V),
il peut s'avérer nécessaire de disposer d'un neutre pour alimenter un récepteur monophasé !

Deux solutions s'offrent à nous :

  1. Pour les faibles puissances :

    Utiliser un transformateurSurtout pas d'autotransformateur : l'isolation galvanique est indispensable ! 400 V / 230 V monophasé classique et en sortie, référencer une des 2 extrémités de l'enroulement 230 V à la terre en fonction du schéma de liaison à la terre requisIl faut recréer un régime du neutre (schéma de liaison à la terre), car il est la plupart du temps interdit de laisser une BT (Basse Tension) flottante : non référencée !
    Voir notre cours sur les schémas de liaison à la terre
    !
  2. Plus onéreux mais plus adapté :

    Utiliser un autotransformateur triphaséAutotransformateur triphasé de distribution dont la tension des bobines correspond à la tension simple du réseau (230 V dans notre exemple).
    Il conviendra de le raccorder en étoileAutotransformateur triphasé en étoile pour neutreOn peut voir que le point de raccordement reproduit un neutre : le neutre artificiel au niveau de ses 3 enroulements.
    Le point de raccordement recréra un neutre artificiel, il suffira alors de se raccorder entre 1 phase et ce point neutre.
    Si plusieurs récepteurs sont à raccorder, il convient d'équilibrer les phases et d'utiliser les 3 ce qui limitera la puissance fournie par l'autotransformateur pour recréer ce neutre (voir étoile-triangle lié en fin de ce cours)




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Le montage zig-zag permet ? ...


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Crée le 19 / 03 / 2017, der. màj le 01 / 07 / 2018 par : Guillaume (Guillaume DUPAS)
Contributeur Guillaume DUPAS Gu5835e07c1389f
Cours vu 11033 fois
Difficulté : ★★★☆☆
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