Comment calculer correctement la capacité d'un transformateur à état solide

La capacité du transformateur fait référence à la puissance apparente au point de branchement principal du transformateur, et la capacité indiquée sur la plaque signalétique du transformateur est la capacité nominale. Dans le fonctionnement des transformateurs de puissance, il y a des cas de sous-charge dus à une capacité excessive, ainsi que des cas de surcharge ou de fonctionnement en surintensité conduisant à un surchauffage du matériel et même à sa destruction. Ces pratiques inappropriées d'adaptation de la capacité affectent directement la fiabilité et l'économie de l'alimentation électrique dans les systèmes électriques. Par conséquent, déterminer la capacité appropriée du transformateur est crucial pour assurer un fonctionnement fiable et économique du système d'alimentation électrique.

Le calcul de la capacité pour les transformateurs à semi-conducteurs doit prendre en compte les facteurs suivants :

• Tension d'entrée : La tension d'entrée fait référence à la valeur de tension fournie au transformateur. Les transformateurs à semi-conducteurs ont généralement une plage de tension d'entrée spécifiée (par exemple, 220V ~ 460V), et un transformateur approprié doit être sélectionné en fonction de cette plage.

• Tension de sortie : La tension de sortie fait référence à la valeur de tension délivrée par le transformateur. Les transformateurs à semi-conducteurs ont également une plage de tension de sortie définie (par exemple, 80VAC ~ 480VAC), qui doit être prise en compte lors de la sélection d'un transformateur adapté.

• Capacité nominale : La capacité nominale indique la charge maximale que le transformateur peut supporter, généralement exprimée en kilovoltampères (kVA). La capacité nominale est généralement déterminée en fonction de la demande ; si la charge nécessite un courant total élevé, un transformateur de plus grande capacité doit être sélectionné.

• Puissance d'entrée : La puissance d'entrée est égale à la tension d'entrée multipliée par le courant d'entrée, généralement exprimée en kilowatts (kW).

Par conséquent, en tenant compte de ces facteurs, la formule de calcul de la capacité d'un transformateur à semi-conducteurs peut être exprimée comme suit :
Capacité (kVA) = Tension d'entrée (V) × Courant d'entrée (A) / 1000.

Note : Les transformateurs à semi-conducteurs diffèrent des transformateurs de puissance traditionnels. Un transformateur à semi-conducteurs est une combinaison d'un convertisseur et d'un transformateur, ce qui le rend très adapté aux applications de conversion statique de puissance. Cependant, ses méthodes de calcul diffèrent de celles des transformateurs conventionnels.

Les méthodes de calcul de la capacité pour les transformateurs monophasés et triphasés sont similaires. L'explication suivante utilise le calcul de la capacité d'un transformateur triphasé comme exemple. La première étape du calcul de la capacité du transformateur est de déterminer la puissance maximale par phase de la charge (pour les transformateurs monophasés, c'est simplement la puissance maximale de la charge monophasée).

Additionnez la puissance de la charge indépendamment pour chaque phase (A, B et C). Par exemple, si la puissance totale de la charge sur la phase A est de 10 kW, la phase B est de 9 kW, et la phase C est de 11 kW, prenez la valeur maximale, soit 11 kW.

Note : Pour les appareils monophasés, la puissance unitaire est prise comme la valeur maximale indiquée sur la plaque signalétique de l'appareil. Pour les équipements triphasés, divisez la puissance totale par 3 pour obtenir la puissance par phase. Par exemple :
Puissance totale de la charge sur la phase C = (300W × 10 ordinateurs) + (2kW × 4 climatiseurs) = 11 kW.

La deuxième étape du calcul de la capacité du transformateur est de déterminer la puissance totale triphasée. Utilisez la puissance maximale monophasée pour calculer la puissance totale triphasée :
Puissance maximale monophasée × 3 = Puissance totale triphasée.

En utilisant la puissance maximale de la charge sur la phase C de 11 kW :
11 kW × 3 (phases) = 33 kW. Ainsi, la puissance totale triphasée est de 33 kW.

Actuellement, plus de 90% des transformateurs disponibles sur le marché ont un facteur de puissance de seulement 0,8. Par conséquent, la puissance totale doit être divisée par 0,8 :
33 kW / 0,8 = 41,25 kW (puissance apparente requise en kW).

Selon le Manuel de conception en génie électrique, la capacité du transformateur doit être choisie en fonction de la charge calculée. Pour un transformateur unique alimentant une charge stable, le facteur de charge β est généralement pris autour de 85%. Cela est exprimé comme suit :
β = S / Se
Où :
S — Capacité de charge calculée (kVA) ;
Se — Capacité du transformateur (kVA) ;
β — Facteur de charge (généralement 80% à 90%).

Ainsi :
41,25 kW (besoin en puissance apparente) / 0,85 = 48,529 kVA (capacité requise du transformateur).Par conséquent, un transformateur de 50 kVA serait approprié.