Index technique

DÉFINITIONS TECHNIQUES

Normes, puissances, bobinages, transformateurs, autotransformateurs, trouvez toutes les réponses aux principales questions techniques que vous vous posez.

CHOISIR UN TRANSFORMATEUR

Un transformateur est un équipement indissociable de tout réseau électrique. Il permet d’en assurer la sécurité et la parfaite adéquation au besoin.

Choisir un transformateur est une décision importante afin de garantir les bonnes performances de vos applications. Pour cela, il faut déterminer les caractéristiques techniques suivantes.

  • Type de courant du réseau (monophasé ou triphasé)
  • Puissance (en VA ou kVA)
  • Tension primaire (entrée ou alimentation)
  • Tension secondaire (sortie ou utilisation)
  • Usage (détermine la norme et l’indice de protection adaptés)
  • Indice de protection (IP00 ou coffret)
  • Accessoires et options (galets de roulements, sondes de températures, silentblocs, écran électrostatique, prises de réglages) 

INDEX

Informations générales

  • EN 61558-2-1 : Transformateurs d’isolement de faible puissance
  • EN 60076 : Transformateurs ou autotransformateurs de forte puissance (< 1 000 VA monophasé ; < 5 000 VA triphasé)
  • EN 61558-2-2 : Transformateurs de commande
  • EN 61558-2-4 : Transformateurs de séparation des circuits
  • EN 61558-2-6 : Transformateurs de sécurité
  • EN 61558-2-13 : Autotransformateurs de faible puissance
  • EN 61558-2-15 : Transformateurs de séparation de circuits à usages médicaux
  • EN 61558-2-20 : Bobines d’inductances
  • EN 60947-4-1 : Autotransformateurs pour démarrage moteur triphasé
  • UL5085-1 et CSA 22.2 : Transformateurs pour USA et Canada
Ce sont des puissances apparentes exprimées en Volt-Ampère (VA) ou en Kilo Volt-Ampère (kVA). C’est le résultat du produit de la tension secondaire assignée par l’intensité nominale pour les appareils monophasés, et par √3 pour les appareils triphasés.
 
  • Monophasé : S=U₂I₂
  • Triphasé : S= U₂I₂ √3
Tous nos bobinages sont réalisés avec des fils ou méplats émaillés de classe F ou H. 
Les isolants employés entre couches ou entre enroulements correspondent aux prescriptions de la norme NFC 26-206 ou CEI 60085 :
 
  • B : Température maximum 130°C
  • F : Température maximum 155°C
  • H : Température maximum 180°C

En fonction de leur puissance et des caractéristiques demandées, les circuits magnétiques des transformateurs sont constitués avec :

  • Des tôles à faibles pertes (1,7 W)
  • Des tôles à cristaux orientés (0,6 W)

Nos appareils sont systématiquement imprégnés dans un vernis classe H, soit globalement, soit bobine seule :

  • Pour éviter la reprise d’humidité,
  • Empêcher l’abrasion due aux vibrations,
  • Améliorer l’échange thermique,
  • Réduire le bruit.

Sur demande, nous réalisons un traitement spécial de tropicalisation qui, outre une imprégnation globale se complète par une couche de vernis “anti-flash” sur l’ensemble de l’appareil et améliore ainsi la tenue à l’humidité, aux champignons, aux moisissures et aux poussières conductrices.

Nos appareils sont réalisés suivant les prescriptions de la norme EN 61140 :

  • Classe 0,
  • Classe I (comportant une borne pour recevoir un conducteur de protection)
  • Classe II (sur demande).
Nos appareils en version capotée sont protégés par une enveloppe métallique suivant les normes EN 60529 et EN 62262. Le raccordement aux bornes se fait soit par la partie inférieure, soit par presse-étoupe à la charge du client.
Peinture des coffrets : poudrage époxy couleur RAL 7035 (autre à la demande).
L’écran électrostatique, constitué d’une feuille de cuivre ou de laiton, est inséré entre les bobinages primaires et secondaires. Il forme une spire ouverte reliée généralement à la masse métallique de l’appareil. 
 
2 rôles peuvent être attribués à l’écran électrostatique :
  • Isolation supplémentaire : il représente dans ce cas une barrière isolante permettant en cas de défaut de l’isolation principale, l’évacuation de ce défaut à la terre sans communication avec le secondaire.
  • Atténuation des parasites statiques : dans le cas d’une alimentation de matériel informatique, il évacue à la terre une partie des parasites statiques du réseau.
  • Le montage autotransformateur ne comprend qu’un seul enroulement correspondant à la plus forte tension ; la tension la plus faible s’obtenant par une sortie intermédiaire. De ce fait, l’isolation galvanique des circuits n’est pas assurée et l’emploi de ce type de bobinage est interdit pour l’utilisation en transformateur de sécurité ou de séparation des circuits. Néanmoins, l’autotransformateur est une solution économique pour assurer un changement de tension.
  • A puissance et rapport de transformation identiques, un autotransformateur est plus petit et possède un meilleur rendement qu’un transformateur – (Ex: l’autotransformateur de 10 000VA avec une tension primaire de 400 V et un secondaire de 230 V aura les encombrements et les pertes d’un transformateur de 4 000VA).
  • Nos autotransformateurs AMS et ATS sont pourvus d’une prise de compensation pour assurer une réelle réversibilité en utilisation.
  • Le dimensionnement d’un neutre artificiel est directement lié à la tension du réseau et à l’intensité nécessaire dans le neutre. Le bobinage n’est traversé que par cette intensité. La puissance absorbée sur le réseau n’intervient pas.
  • Le diviseur de tension est utilisé pour créer un neutre sur un réseau triphasé. Il ne change pas la valeur de tension du réseau.
    ATTENTION, avec le diviseur, on ne réalise pas de changement de régime du neutre, pour cela il faut impérativement un transformateur.
  • Tous nos appareils et bobinages font l’objet d’un contrôle systématique de leurs caractéristiques. Nos appareils font l’objet d’un étalonnage régulier.
  • Les matériaux employés ainsi que les différentes procédures à suivre sont mentionnés sur un dossier de fabrication qui suit le matériel tout au long de sa réalisation. Ce dossier est conservé indéfiniment en versions papier et informatique. Les caractéristiques électriques dûment enregistrées peuvent faire l’objet d’un procès verbal d’essais à demander à la commande.

Fonctionnement des transformateurs

  • Les enroulements parcourus par un courant électrique dégagent une quantité de chaleur proportionnelle à leur résistance et au carré de l’intensité qui les traverse. C’est l’effet JOULE ou encore appelé “pertes en charge”. La présence de courants harmoniques non appréhendés lors des calculs de réalisation peut majorer le phénomène.
  • La magnétisation des tôles engendre un dégagement de chaleur dû à deux sortes de pertes : les pertes par hystérésis et les pertes par courant de FOUCAULT ; elles sont regroupées sous le nom de “pertes fer” et sont indépendantes de la charge. C’est-à-dire que, alimenté à vide, le circuit magnétique d’un transformateur chauffe. Là encore, la présence de tensions harmoniques ou l’alimentation de l’appareil par un signal non sinusoïdal (pilotage par thyristor, redressement, variateur…) peut aggraver considérablement le niveau de ces pertes et donc celui de la température.
  • L’utilisateur devra tenir compte de l’addition des pertes en charge et des pertes fer encore appelée pertes à vide pour dimensionner son armoire par exemple.
  • Les températures atteintes par les enroulements et les circuits magnétiques sont décrites et limitées en fonction de la classe d’isolation employée, par les différentes normes utilisées pour la réalisation du transformateur. À titre d’exemple la norme C 26-206 ou CEI 85 dite “évaluation et CERTIFICATION thermiques de l’isolation électrique” fixe les températures maximales des bobinages pour chaque classe d’isolation (températures maximum des enroulements):
    • Classe A : 105°C
    • Classe E : 120°C
    • Classe B : 130°C
    • Classe F : 155°C
    • Classe H : 180°C
Ces températures sont normales et sans conséquence sur les différents matériaux employés dans la réalisation des appareils lorsque ceux-ci sont choisis en rapport.

La vibration du circuit est due au passage du champ magnétique dans les tôles. C’est cette vibration qui génère le bruit perceptible. Toutefois, le transformateur est un élément industriel prévu pour fonctionner dans un environnement sonore industriel. Les normes de construction ne citent pas de limites, elles doivent faire l’objet d’un accord avec l’utilisateur.

  • La valeur de l’inductance de fuite des enroulements, qui crée la chute de tension inductive et la valeur de la résistance des enroulements, qui crée la chute de tension résistive se combinent pour créer la chute de tension d’un transformateur. Ce paramètre est variable en fonction de la charge appliquée.
  • Pour faire en sorte que la tension en charge soit correcte, le constructeur doit tenir compte de cette chute dans ses calculs. Une tension à vide supérieure à la tension en charge du secondaire est la conséquence de ce phénomène. Des limites sont prévues par certaines normes.
  • Employer un transformateur d’une puissance bien supérieure à l’utilisation peut conduire à obtenir une tension en charge trop forte, surtout dans les petites puissances. Cette tension en charge est encore majorée si la tension du réseau est supérieure à la tension nominale.
  • Les normes de construction des transformateurs fixent des caractéristiques électriques et environnementales qui servent à définir les appareils que nous proposons.
 
Les paramètres prévus envisagent presque toujours :
    • Une tension nominale fixe et exempte de perturbations.
    • Une utilisation à puissance nominale sous cos φ de 0,8 à 1,0.
    • Une température ambiante ne dépassant pas celle indiquée sur la plaque signalétique (35°C par défaut).
    • Des conditions hygrométriques classiques.
    • Une altitude inférieure à 1000 m

Sondes de température

Ce sont des bilames, constituées de 2 lames d’alliages tels que l’élévation en température coupe (sonde à ouverture) ou rétablit (sonde à fermeture) la connexion du contact. Leur capacité de coupure est de 250V – 2,5A alternatif.

  • Utilisation : contact sec
  • Avantages : peu chères et relativement stables, fonctionnent sans accessoires
  • Inconvénients : ne conviennent que pour limiter les échauffements, non réglables

Ce sont des capteurs de type résistance métallique. La sonde PT100 est en platine et a une résistance de 100 à 0°C. La résistivité de la sonde augmentera avec la température. Elle doit être raccordée à un convertisseur qui ne peut être installé dans le coffret du transformateur. En effet, la température dans le coffret avoisine les 70/90°C et est incompatible avec le bon fonctionnement du convertisseur. Cette sonde permet l’affichage continu de la température.

  • Utilisation : asservissement par seuil, supervision
  • Avantages : précises, stables et durables, seuil réglable sur le convertisseur, affichage possible de la température
  • Inconvénients : coûteuses, fonctionnent avec accessoires

Elles appartiennent à la gamme des thermistances. Ce sont des résistances à base d’oxydes métalliques. La PTC est une thermistance à coefficient de température positif, sa résistance augmente rapidement à partir d’une certaine température. Elle doit être raccordée à un convertisseur qui ne peut être installé dans le coffret du transformateur. En effet, la température dans le coffret avoisine les 70/90°C et est incompatible avec le bon fonctionnement du convertisseur.

  • Utilisation : asservissement “tout ou rien”
  • Avantages : temps de réponse rapide, peu chères
  • Inconvénients : non linéaires, non réglables, fonctionnent avec accessoires

Protection des transformateurs

Un courant d’appel de l’ordre de 7 à 25 ln (suivant le modèle) se produit lors de la mise sous tension d’un transformateur. La protection côté amont doit être calculée en fonction du risque de court-circuit et doit tenir compte de ce phénomène.
 
2 possibilités:
  • Soit cartouche de type aM calibrée en fonction du courant d’appel de l’appareil.
  • Soit disjoncteur courbe D magnétique réglé en fonction des indications du constructeur. 
La protection côté aval doit fonctionner en cas de surcharge ou de court-circuit.
 
3 possibilités:
  • Soit cartouche miniature selon CEI 60127.
  • Soit cartouche de type gG
  • Soit disjoncteur magnéto-thermique type C.
La norme EN 61558-1 prévoit que “les transformateurs ne doivent pas devenir dangereux en cas de court-circuits et de surcharges qui peuvent se produire en usage normal”. Il est en outre fait obligation au constructeur d’indiquer l’emplacement et le calibre du fusible de protection sur la plaque signalétique. Pour satisfaire à cette particularité, les transformateurs répondant à cette norme doivent résister à un essai de surcharge fonction d’un coefficient K établi par rapport au calibre du fusible.
 
Cette norme particulièrement sévère vise à renforcer la sécurité et la fiabilité des transformateurs. Cependant, dans bien des cas, elle oblige le fabricant à surdimensionner les appareils.
 
Exemple :
  • Transformateur monophasé 250VA 230 V / 24V
  • ln = 250 / 24 = 10,41 A
  • Calibre du fusible : 10 A cartouche gG
  • Intensité de surcharge : 10 A x 1,9 = 19 A pendant une heure (Coefficient de surcharge K=1,9 et temps d’essai définis par la norme).
  • Puissance en surcharge : 19 A x 24V = 456 VA soit environ 80% de surcharge.

IP00 : Pas de protection (nu)
IP20 : Protection conte les corps solides Ø > 12,5 mm
IP21 : Protection conte les corps solides Ø > 12,5 mm et chutes verticales d’eau
IP23 : Protection conte les corps solides Ø > 12,5 mm et la pluie à 60° (option)
IP31 : Protection conte les corps solides Ø > 2,5 mm et chutes verticales d’eau (option)
IP41 : Protection conte les corps solides Ø > 1 mm et la pluie
IP54 : Protection contre la poussière et projections d’eau
IP65 : Protection totale contre poussière et jets d’eau à la lance toute direction

Instructions de câblage électrique

  • Les transformateurs type EUR et EURM 2 x 24V et 2 x 115V sont bitension ( 24 ou 48V et  115 ou 230 V) par couplage série ou parallèle.
  • La tension basse (24V et 115V) est obtenue en réalisant le couplage parallèle en reliant les bornes E1 et E2 d’une part et S1 et S2 d’autre part.
  • La tension haute est obtenue en réalisant un couplage série en reliant les bornes E2 et S1.
  • Dans tous les cas, les bornes de raccordement secondaires sont E1 et S2. La puissance obtenue est égale à la puissance nominale.
  • Nos transformateurs triphasés sont généralement livrés connectés suivant un couplage triangle au primaire et étoile + neutre au secondaire. Si des prises de réglages sont demandées, l’utilisateur doit réaliser les branchements en suivant le schéma ci-contre.
  • Le couplage en triangle entre les bornes “0” et les bornes “+”, “u” ou “-” est à réaliser par l’utilisateur en fonction de la tension réelle du réseau. Sur les appareils, les bornes sont marquées aux valeurs du transformateur (0/-5% / 400/+5% par exemple).
  • Dans certains cas, l’utilisateur peut choisir la tension d’entrée entre deux valeurs, 230 ou 400 V par exemple suivant le couplage réalisé. 
  • Dans ce cas, il doit réaliser un couplage étoile s’il veut du 400 V ou un couplage triangle pour avoir une tension de 230 V.
  • Les autotransformateurs standards étant réversibles, l’alimentation peut être soit en 230 V soit en 400 V et inversement pour l’utilisation.
  • Alimentation 230 V : les 3 phases d’entrée doivent être raccordées aux bornes 230 V, les sorties sur 400 UT (pour utilisation) et N éventuellement.
  • Alimentation 400 V : les 3 phases d’entrée doivent être raccordées aux bornes “400 AL” (pour alimentation) les sorties sur 230 et N éventuellement.

Une demande de renseignements ?

Notre équipe est à votre disposition pour vous accompagner dans tous vos projets.
N’hésitez pas à nous contacter pour toute demande d’informations.

Contactez-nous