Diagramme Vectoriel du Transformateur : Un Outil Essentiel pour l'Analyse des Défauts
Un transformateur est un dispositif qui transfère l'énergie électrique d'un circuit à un autre par induction électromagnétique. Les transformateurs sont largement utilisés dans les systèmes de puissance pour augmenter ou diminuer les tensions, isoler les circuits et équilibrer les charges. Les transformateurs peuvent être classés en différents types en fonction de leur construction, de la configuration des enroulements et du groupe vectoriel.
Un diagramme vectoriel d'un transformateur est une représentation graphique des relations phasorielle entre les tensions primaires et secondaires et les courants d'un transformateur. C'est un outil essentiel pour comprendre le comportement et les performances d'un transformateur dans diverses conditions de fonctionnement et scénarios de défaillance.
Dans cet article, nous expliquerons ce qu'est un diagramme vectoriel d'un transformateur, comment le dessiner et comment l'utiliser pour l'analyse de défaillance. Nous discuterons également des différents types de connexions de transformateur et de groupes vectoriels, ainsi que leurs implications pour la protection et la coordination des systèmes de puissance.
Qu'est-ce qu'un diagramme vectoriel ?
Un diagramme vectoriel est un diagramme sur lequel on peut représenter un ou plusieurs vecteurs. Un vecteur est une quantité qui a à la fois une magnitude et une direction. En génie électrique, les grandeurs alternatives telles que les tensions et les courants sont souvent représentées par des vecteurs, car elles varient en magnitude et en direction avec le temps.
Sur un diagramme vectoriel, les grandeurs alternatives sont représentées par des flèches. La longueur de la flèche représente la valeur efficace de la grandeur alternative. La position angulaire représente l'angle de phase de la grandeur par rapport à un axe de référence ou à une autre grandeur. Le bout de la flèche représente la direction dans laquelle agit la grandeur.
Lorsqu'une grandeur électrique agit loin de la source vers la charge, le vecteur représentant la grandeur est considéré comme positif. Lorsqu'elle agit vers la source depuis la charge, elle est considérée comme négative.
Qu'est-ce qu'un diagramme vectoriel d'un transformateur ?
Un diagramme vectoriel d'un transformateur est un diagramme vectoriel qui montre les relations phasorielle entre les tensions primaires et secondaires et les courants d'un transformateur. Il montre également le déphasage et la polarité des enroulements du transformateur enroulements.
Un diagramme vectoriel d'un transformateur peut être dessiné pour tout type de transformateur, tel qu'un monophasé ou triphasé, connecté en étoile ou en triangle, ou avec différentes configurations d'enroulement et groupes vectoriels.
Un diagramme vectoriel d'un transformateur peut nous aider à :
Déterminer les paramètres du circuit équivalent d'un transformateur, tels que l'impédance, la résistance, la réactance et les pertes.
Analyser les performances et l'efficacité d'un transformateur dans diverses conditions de charge, telles que sans charge, pleine charge, surcharge ou court-circuit.
Identifier et diagnostiquer les défaillances dans un transformateur ou ses circuits associés, telles que circuit ouvert, court-circuit, défaut à la terre ou défaut intertour.
Sélectionner et coordonner les dispositifs de protection pour un transformateur, tels que les fusibles, les disjoncteurs, les relais ou les schémas de protection différentielle.
Vérifier la connexion correcte et la polarité d'un transformateur lors de l'installation ou de la mise en service.
Comment dessiner un diagramme vectoriel d'un transformateur ?
Pour dessiner un diagramme vectoriel d'un transformateur, nous devons connaître les informations suivantes :
La tension nominale et le courant des enroulements primaire et secondaire du transformateur.
La configuration et la connexion des enroulements du transformateur, tels que en étoile ou en triangle.
Le groupe vectoriel du transformateur, qui indique le déphasage et la polarité des enroulements.
L'impédance de charge et le facteur de puissance du transformateur.
Les étapes pour dessiner un diagramme vectoriel d'un transformateur sont :
Choisir un axe de référence pour le diagramme. Généralement, l'axe horizontal est choisi comme axe de référence.
Dessiner le vecteur de tension primaire le long de l'axe de référence, avec sa direction positive pointant vers la droite. L'étiqueter V1.
Dessiner le vecteur de tension secondaire avec sa longueur proportionnelle à sa valeur efficace et son angle selon son groupe vectoriel. L'étiqueter V2.
Dessiner le vecteur de courant primaire avec sa longueur proportionnelle à sa valeur efficace et son angle selon son facteur de puissance. L'étiqueter I1. La direction de I1 doit être opposée à V1 si l'enroulement primaire alimente l'enroulement secondaire.
Dessiner le vecteur de courant secondaire avec sa longueur proportionnelle à sa valeur efficace et son angle selon son facteur de puissance. L'étiqueter I2. La direction de I2 doit être opposée à V2 si l'enroulement secondaire reçoit de la puissance de l'enroulement primaire.
Dessiner le vecteur d'impédance de charge avec sa longueur proportionnelle à sa valeur et son angle selon son facteur de puissance. L'étiqueter ZL. La direction de ZL doit être opposée à I2 si la charge est passive (résistive ou inductive).
Dessiner tous les autres vecteurs pertinents pour l'analyse, tels que l'impédance, la résistance, la réactance, les pertes, etc.
Exemple : Diagramme vectoriel d'un transformateur monophasé
Considérons un transformateur monophasé avec les spécifications suivantes :
Tension primaire nominale : 240 V
Tension secondaire nominale : 120 V
Courant primaire nominal :
