Dans les réseaux électriques et les différents scénarios de consommation d'énergie, il est crucial de choisir un transformateur répondant à des exigences spécifiques. Cela nécessite une analyse approfondie de multiples facteurs.
- Exigences de transformation de tension
Il faut d'abord déterminer les valeurs précises de la tension d'entrée et de la tension de sortie. Par exemple, dans une centrale électrique, la tension produite par le générateur est généralement comprise entre 10 et 20 kV. Pour réduire les pertes lors du transport de l'énergie, un transformateur élévateur Il sert à élever la tension au niveau de la ligne de transport, par exemple 110 kV, 220 kV, etc. Par conséquent, un transformateur avec un rapport de transformation approprié doit être sélectionné en fonction de la tension de transport. Lors de l'alimentation électrique des utilisateurs dans un poste de transformation, la tension de sortie doit être déterminée en fonction de la tension côté utilisateur (par exemple 220 V / 380 V) afin de sélectionner un transformateur abaisseur. Parallèlement, la plage de fluctuation de la tension doit également être prise en compte. Dans les zones où l'alimentation électrique est instable, si la fluctuation de tension atteint ±10 %, un transformateur capable de s'adapter à ces fluctuations et de garantir une tension de sortie stable dans la plage admissible doit être choisi. Les transformateurs avec fonction de régulation de tension, tels que les autotransformateurs, peuvent constituer des solutions appropriées. - Niveau de tension
Le transformateur Le choix du transformateur doit être déterminé en fonction du niveau de tension du réseau électrique. Pour le transport à haute tension (110 kV et plus), il est impératif de sélectionner un transformateur de puissance spécifiquement conçu pour les environnements haute tension, dont les performances d'isolation et autres paramètres doivent répondre aux exigences de la haute tension. Les transformateurs destinés à la distribution moyenne tension (10 kV à 35 kV) et aux réseaux basse tension (220 V/380 V) requièrent des transformateurs adaptés à leurs niveaux de tension respectifs. La conception du noyau, des enroulements et de l'isolation diffère sensiblement entre les transformateurs de différents niveaux de tension.
- Calcul de la puissance de charge
Le calcul précis de la puissance totale de toutes les charges connectées au transformateur est essentiel. Pour les utilisateurs industriels, il faut prendre en compte la puissance des moteurs, de l'éclairage, du chauffage et des autres équipements ; pour les particuliers, il faut calculer la puissance de tous les appareils électroménagers. Par exemple, dans une petite usine équipée de 10 moteurs de 5 kW chacun, la puissance totale est de 50 kW. Il faut ensuite ajouter les autres charges, comme l'éclairage, pour obtenir la puissance totale. De plus, le taux d'utilisation simultanée des charges doit être pris en compte. Toutes les charges ne fonctionnent pas simultanément. Par exemple, la plupart des appareils de bureau sont éteints après le travail. Le taux d'utilisation simultanée dans les habitations peut se situer entre 0,3 et 0,5, et dans les usines, il dépend des équipes de production et du fonctionnement des équipements. Si la puissance totale de la charge est de 100 kW et que le taux d'utilisation simultanée est de 0,4, la puissance réelle que le transformateur doit supporter est de 40 kW. Sur cette base, il convient de sélectionner un transformateur dont la capacité nominale est légèrement supérieure à la puissance requise, et il est recommandé de prévoir une marge de capacité de 20 à 30 % pour faire face à d'éventuelles augmentations de charge futures.
- Selon le numéro de phase de la source d'alimentation et de la charge
Si la source d'alimentation est triphasée et que la charge est principalement triphasée (comme des moteurs triphasés), un transformateur triphasé est le choix idéal. Il garantit une transformation équilibrée de la tension triphasée et est largement utilisé dans les réseaux triphasés. En cas d'alimentation monophasée ou si la charge est principalement monophasée (comme pour l'alimentation électrique domestique), un transformateur monophasé peut être utilisé. Pour les applications à petite échelle, comme l'alimentation d'une maison individuelle ou d'un petit commerce, un transformateur monophasé suffit. Cependant, lors de l'alimentation d'une charge monophasée dans un réseau triphasé, il convient de veiller à l'équilibre de la charge triphasée lorsqu'on prélève de l'énergie sur une seule phase du transformateur triphasé.
- Correspondance avec la fréquence de la source d'alimentation
La fréquence de fonctionnement du transformateur doit correspondre à celle du réseau électrique. En Chine, la fréquence du réseau est généralement de 50 Hz ; il convient donc de choisir un transformateur adapté à cette fréquence. Si le transformateur est utilisé sur un réseau électrique fonctionnant à une autre fréquence (comme certains réseaux à 60 Hz à l'étranger), un transformateur spécifiquement conçu pour cette fréquence est nécessaire. L'utilisation d'un transformateur dont la fréquence est inadaptée augmentera les pertes dans le noyau, réduira le rendement et pourra même endommager le transformateur.
- Environnement d'installation
- Intérieur ou extérieurLorsqu'un transformateur est installé à l'intérieur d'un bâtiment (par exemple, dans un local de distribution), un transformateur sec est un bon choix. Il ne contient pas d'huile, ne provoque aucune pollution due aux fuites d'huile et offre une excellente résistance au feu. S'il est installé dans un poste de transformation extérieur, un transformateur à bain d'huile est nécessaire. transformateur immergé dans l'huile Cette solution peut également être envisagée, mais des mesures de protection doivent être prises pour résister aux effets de la pluie, de la poussière, etc.
- Température et humiditéDans un environnement à haute température, il convient de choisir un transformateur présentant de bonnes performances de dissipation thermique ou d'installer des dispositifs de refroidissement plus efficaces. Dans les zones à forte humidité, il est essentiel de veiller à l'étanchéité du transformateur, notamment en utilisant des matériaux isolants performants en matière d'étanchéité et en prenant des mesures de protection. Dans les régions froides, la fluidité de l'huile de transformateur à basse température doit également être prise en compte, et une huile spéciale basse température peut s'avérer nécessaire.
- Exigences environnementales particulières
Dans les environnements présentant des gaz corrosifs (à proximité d'usines chimiques, par exemple) et les environnements explosifs et inflammables (stations-service, mines de charbon, etc.), il convient de choisir des transformateurs dotés de propriétés de protection adaptées. Par exemple, en présence de gaz corrosifs, un transformateur anticorrosion peut être utilisé. Son enveloppe et ses matériaux isolants sont spécialement traités pour résister à la corrosion. En environnement explosif et inflammable, un transformateur antidéflagrant est indispensable pour garantir la sécurité.
- La nécessité d'une fonction de réglementation
Si la charge a des exigences élevées en matière de stabilité de tension et que la tension peut fluctuer, comme l'alimentation électrique d'équipements d'instrumentation de précision, un transformateur avec fonction de régulation de tension peut être nécessaire, tel qu'un autotransformateur ou un transformateur avec changeur de prises, afin que la tension de sortie puisse être ajustée dans une certaine plage. - Exigences d'impédance en court-circuit
Dans un réseau électrique soumis à des restrictions strictes sur le courant de court-circuit, il convient de choisir un transformateur présentant une impédance de court-circuit adaptée à la capacité de court-circuit du réseau et au courant de court-circuit admissible. Un transformateur à impédance de court-circuit élevée est particulièrement efficace pour limiter le courant de court-circuit lors d'un court-circuit, mais sa vitesse de régulation de tension peut être légèrement supérieure. - Coût et efficacité
Tout en respectant les exigences de performance, il convient d'examiner attentivement le coût et l'efficacité. De manière générale, un transformateur à haut rendement peut être plus cher, mais il permet de réaliser des économies d'énergie électrique sur le long terme. En fonction du budget du projet et de l'analyse des coûts d'exploitation à long terme, il est recommandé de choisir un transformateur offrant un bon rapport coût-performance. Par exemple, bien qu'un transformateur à économie d'énergie représente un investissement initial important, ses pertes réduites permettent de diminuer les coûts d'électricité sur le long terme.
