Test de polarité d'un transformateur – Schéma électrique et fonctionnement

Polarité dans les transformateurs à deux enroulements

Dans les transformateurs à deux enroulements, un borne d'un enroulement est toujours positive par rapport à l'autre à tout instant. La polarité du transformateur fait référence à la direction relative des tensions induites entre l'enroulement haute tension (HT) et l'enroulement basse tension (BT). Dans les transformateurs pratiques, les bornes d'enroulement sont amenées comme conducteurs, et la polarité définit comment ces conducteurs sont connectés et étiquetés.

Importance de la polarité du transformateur

Comprendre la polarité est crucial pour plusieurs tâches opérationnelles et d'ingénierie :

• Connexion des transformateurs de mesure (CT et PT) : La polarité correcte assure une mesure précise du courant et de la tension dans les systèmes électriques.

• Coordination des relais de protection : La polarité correcte est essentielle pour que les relais détectent les pannes et fonctionnent de manière fiable.

• Construction des transformateurs triphasés : La polarité détermine comment les enroulements monophasés sont interconnectés pour former des configurations triphasées (par exemple, delta ou étoile).

• Fonctionnement parallèle des transformateurs : Les transformateurs en parallèle doivent avoir une polarité identique pour éviter les courants circulants et l'annulation du flux magnétique.

Marquages des bornes et identification de la polarité

Au lieu d'utiliser les marquages traditionnels par points, il est souvent plus clair d'utiliser H1/H2 pour les enroulements primaires (HT) et X1/X2 pour les enroulements secondaires (BT) pour indiquer la polarité :

• H1 et H2 : Marqueurs pour les bornes de l'enroulement primaire, indiquant le début et la fin de l'enroulement HT.

• X1 et X2 : Marqueurs correspondants pour les bornes de l'enroulement secondaire (côté BT).

Lors des tests de polarité, ces étiquettes aident à identifier :

• La relation de tension instantanée entre les enroulements HT et BT (par exemple, H1 et X1 sont "en phase" si la polarité est additive).

• Si le transformateur a une polarité additive (série aidante) ou soustractive (série opposante), ce qui influence la façon dont les enroulements sont connectés dans les circuits.

Considération clé

Une polarité incorrecte peut entraîner :

• Des mesures erronées dans les transformateurs de mesure.

• Un dysfonctionnement des relais de protection.

• Des courants circulants excessifs ou un surchauffage dans les transformateurs connectés en parallèle.

En standardisant sur des marquages de bornes clairs (H1/H2 et X1/X2), les ingénieurs et techniciens peuvent garantir une polarité correcte des transformateurs, améliorant ainsi la sécurité, la fiabilité et l'efficacité des systèmes électriques.

Polarité du transformateur
La convention des points (ou notation par points) est une méthode standard utilisée pour indiquer la polarité des enroulements dans un transformateur.

Polarité du transformateur et convention des points

Dans la Figure A, deux points sont placés du même côté des enroulements primaire et secondaire. Cela indique que le courant entrant dans la borne pointée de l'enroulement primaire a la même direction que le courant sortant de la borne pointée de l'enroulement secondaire. Par conséquent, les tensions aux bornes pointées sont en phase - si la tension au point de l'enroulement primaire est positive, la tension au point de l'enroulement secondaire sera également positive.

Dans la Figure B, les points sont positionnés sur des côtés opposés des enroulements, signifiant que les enroulements sont bobinés dans des directions opposées autour du noyau. Ici, les tensions aux bornes pointées sont hors phase : une tension positive au point de l'enroulement primaire correspond à une tension négative au point de l'enroulement secondaire.

Polarité additive versus soustractive

La polarité du transformateur peut être classée comme additive ou soustractive. Pour déterminer quel type s'applique, connectez une borne de l'enroulement primaire à une borne de l'enroulement secondaire et attachez un voltmètre aux bornes restantes des deux enroulements.

Polarité additive

• Lecture du voltmètre : Mesure la somme de la tension primaire VA et de la tension secondaire VB, notée VC.

• Formule : VC = VA + VB.

• Configuration des enroulements : Les enroulements sont orientés de telle sorte que leurs flux magnétiques s'opposent lorsque les courants entrent dans les bornes pointées.

Le diagramme de circuit de la polarité additive est montré dans la figure ci-dessous.

Polarité soustractive

Dans la polarité soustractive, le voltmètre mesure la différence entre la tension primaire et la tension secondaire. Notée VC, la lecture du voltmètre est exprimée par l'équation :

Le diagramme de circuit de la polarité soustractive est montré dans la figure ci-dessous.

Diagramme de circuit du test de polarité

Le diagramme de circuit du test de polarité est montré dans la figure ci-dessous.

Test de polarité des transformateurs

Les bornes de l'enroulement primaire sont désignées par A1, A2, et celles de l'enroulement secondaire par a1, a2. Comme indiqué dans la figure, un voltmètre VA est connecté à travers l'enroulement primaire, VB à travers l'enroulement secondaire, et VC entre la borne primaire A1 et la borne secondaire a1.

Un autotransformateur est utilisé pour fournir une alimentation AC variable à l'enroulement primaire. Toutes les lectures du voltmètre sont enregistrées sous cette configuration :

• Si le voltmètre VC lit la somme de VA et VB, le transformateur présente une polarité additive.

• Si VC) lit la différence entre VA et VB, le transformateur présente une polarité soustractive.

Test de polarité avec une source DC (batterie)

La méthode de tension alternative décrite ci-dessus peut être impraticable pour déterminer la polarité relative des transformateurs à deux enroulements. Une approche plus pratique utilise une source DC (batterie), un interrupteur et un voltmètre permanent-magnétique DC. Le diagramme de connexion pour cette méthode, y compris la polarité correcte de la batterie, est montré dans la figure ci-dessous.

Un interrupteur est connecté en série avec l'enroulement primaire. Lorsque l'interrupteur est fermé, la batterie est connectée à l'enroulement primaire, permettant au courant de circuler à travers lui. Cela génère un couplage de flux dans les deux enroulements, induisant une force électromotrice (EMF) dans les enroulements primaire et secondaire.

L'EMF induite dans l'enroulement primaire a une polarité positive à l'extrémité connectée au terminal positif de la batterie. Pour déterminer la polarité de l'enroulement secondaire :

• Si le voltmètre DC connecté à travers l'enroulement secondaire montre une lecture positive au moment où l'interrupteur est fermé, la borne secondaire connectée à la sonde positive du voltmètre a la même polarité que le terminal positif du primaire (c'est-à-dire que les bornes pointées sont correctement identifiées).

• Si le voltmètre se déplace vers le côté négatif, la borne secondaire connectée à la sonde positive du voltmètre a une polarité opposée à celle du terminal positif du primaire.