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Qu’est-ce qu’un transformateur de distribution ?

Un transformateur de distribution ou transformateur de service est un transformateur qui assure la dernière étape de transformation de la tension dans le réseau de distribution d’électricité, en abaissant la tension des lignes de distribution jusqu’au niveau utilisé par le client. L’invention d’un transformateur pratique et efficace a rendu possible la distribution de l’énergie électrique en courant alternatif ; un système utilisant des transformateurs de distribution avait déjà été démontré dès 1882.

Avantages du transformateur de distribution

• Baisse de tension et régulation de la tension
  Les sociétés et les foyers résidentiels nécessitent une alimentation électrique en basse tension. Bien que la tension d’entrée des transformateurs soit généralement élevée, les transformateurs de distribution veillent à fournir une sortie en basse tension lors de la transmission de l’énergie vers les zones résidentielles. Ils sont capables de réguler la tension en abaissant celle-ci jusqu’au niveau requis. Les transformateurs de distribution peuvent réduire une haute tension de plusieurs milliers de kilovolts à une basse tension de quelques centaines de kilovolts.
   
• Isolation électrique
  Outre la réduction de la tension, le transformateur de distribution contribue également à assurer une isolation entre les circuits de distribution et les circuits destinataires. Il joue le rôle d’une barrière entre ces deux systèmes, protégeant ainsi les appareils électriques et les machines contre les dommages causés par une alimentation électrique défectueuse. Cela survient généralement lors d’une surtension soudaine ou d’un court-circuit au niveau des extrémités des circuits de distribution.  
   
• Sécurité des appareils électriques
  L’alimentation électrique haute tension et les fluctuations de tension constituent les principales causes des chocs électriques et des risques électriques. Elles peuvent entraîner des courts-circuits, endommager les appareils électriques, causer des dommages aux biens et aux personnes, ainsi que provoquer des incendies. Les transformateurs de distribution contribuent à fournir une tension stable et sécurisée nécessaire au bon fonctionnement des appareils électriques. Ils réduisent le risque d’accidents électriques et assurent la sécurité des appareils comme des personnes.
   
• Réduit les pertes de puissance ou d’énergie
  Lors du transport de l’électricité sur de longues distances, les lignes de distribution acheminent l’énergie sous haute tension. Cela contribue à réduire les pertes de puissance liées au transport. Toutefois, cette haute tension n’est pas adaptée aux appareils électriques ni aux machines. C’est alors que les transformateurs de distribution interviennent pour limiter les pertes et abaisser la tension. Ils permettent non seulement de réduire les pertes d’énergie, mais aussi d’assurer une alimentation en tension fiable pour les équipements électriques.

Types de transformateurs de distribution

• Monophasé
  Un transformateur monophasé fonctionne sur une alimentation électrique monophasée et comporte un seul enroulement du côté primaire et du côté secondaire. Ils sont principalement utilisés dans les réseaux électriques monophasés.
   
• Trois phases
  Un transformateur triphasé fonctionne sur une alimentation électrique triphasée, et ses enroulements primaire et secondaire comportent chacun trois ensembles d’enroulements. Il s’agit d’une solution plus coûteuse, utilisée dans les réseaux électriques à haute tension.
   
• Monté sur patte
  Le terme « transformateur en coffret au sol » est devenu une expression générique désignant un transformateur basse puissance, installé au sol, doté d’un dispositif de protection et, le cas échéant, de fonctions de commutation. Ces transformateurs sont raccordés aux lignes de distribution souterraines des réseaux publics.
   
• Monté sur poteau
  Les transformateurs montés sur poteau sont installés sur un poteau électrique, à la hauteur des câbles aériens. Ces transformateurs sont largement utilisés dans les zones rurales et ont une puissance comprise entre 16 kVA et 100 kVA. Ils sont de petite taille et faciles à monter sur des structures à un seul poteau.
   

Application du transformateur de distribution

• Applications dans les centrales électriques
  Comme la tension aux postes de production d’électricité doit être maintenue pour diverses applications, des transformateurs de distribution sont utilisés. Ils sont adaptés à la production industrielle d’énergie, aux solutions d’entraînement mécanique, aux applications dans les secteurs du pétrole et du gaz, ainsi qu’à la production d’électricité par les services publics. De nombreuses solutions de production décentralisée d’énergie sont également réalisables grâce à des transformateurs de distribution performants et sur mesure.
   
• Complexes commerciaux
  Les complexes commerciaux, tels que les centres commerciaux, les cinémas, les clubs, les restaurants, les hôtels, les multiplexes, etc., nécessitent des transformateurs de distribution de puissance de différentes puissances afin d’assurer une alimentation électrique adéquate aux ascenseurs, aux appareils vidéo et audio, aux machines électriques et électroniques, ainsi qu’à d’autres équipements.
   

• Applications solaires et éoliennes
  Les sources d’énergie renouvelable revêtent aujourd’hui une grande importance. La production d’électricité à partir de centrales solaires et éoliennes nécessite des transformateurs de puissance de grande taille afin d’abaisser la tension et de permettre la distribution. Les applications solaires et éoliennes, en particulier, se développent largement aujourd’hui et exigent des transformateurs de distribution de capacités variées. Les séchoirs solaires, les thermostats, l’éclairage, la climatisation solaire ainsi que d’autres applications fondées sur l’énergie solaire requièrent des tensions d’alimentation élevées, ce qui peut être assuré par des unités de transformation de distribution simples et compactes.
   
• Maisons résidentielles et villas
  Les appareils électroménagers fonctionnant sur le réseau électrique s’adaptent correctement au transfert efficace de la tension assuré par les transformateurs de distribution. Les lotissements fermés, les immeubles d’habitation, les villas et d’autres types de résidences similaires nécessitent de tels transformateurs. En fonction des appareils et des puissances de charge, la capacité des transformateurs de distribution est dimensionnée et positionnée de manière appropriée afin d’assurer un meilleur transfert de l’énergie électrique.
   

Composants du transformateur de distribution

• Enroulements
  Les enroulements d’un transformateur de distribution sont généralement réalisés en cuivre ou en aluminium. Le cuivre est souvent privilégié en raison de son rendement supérieur et de sa conductivité plus élevée, bien qu’il soit plus coûteux que l’aluminium. Ces bobines conductrices sont essentielles au fonctionnement du transformateur ; elles sont enroulées étroitement autour du noyau afin de faciliter le processus d’induction nécessaire à la transformation de la tension.
  Les enroulements primaires sont raccordés aux lignes d’alimentation haute tension et sont généralement réalisés en fil ou en bande plus épais pour supporter des courants et des contraintes électriques plus élevés. Les enroulements secondaires, qui sont connectés à la sortie fournissant l’électricité à une tension utilisable, peuvent quant à eux employer un fil plus fin, car ils transportent le courant électrique à des tensions réduites. Le rapport du nombre de spires entre les enroulements primaire et secondaire détermine le rapport de transformation de tension du transformateur, élément essentiel pour garantir que la tension soit correctement adaptée aux besoins du réseau de distribution électrique.
  
   
• Noyau
  Le noyau est généralement constitué de couches d’acier au silicium laminé, ce qui contribue à réduire les courants de Foucault — des courants locaux indésirables susceptibles de provoquer un échauffement supplémentaire. Cette stratification ainsi que l’orientation particulière du grain de l’acier permettent de minimiser les pertes par hystérésis (énergie perdue en raison des propriétés magnétiques du matériau). La forme du noyau (rectangulaire, en forme de coquille) influence également l’efficacité et les performances du transformateur.
   
• Isolation
  L’isolation des transformateurs doit résister aux contraintes thermiques, électriques et mécaniques. Des matériaux tels que le papier imprégné d’huile et la résine sont couramment utilisés en raison de leurs bonnes propriétés diélectriques et de leur durabilité. Une isolation adéquate est essentielle pour prévenir les courts-circuits entre les enroulements ou entre les enroulements et le noyau.
   
• Changeur de prises
  Le changeur de prises ajuste le rapport de transformation entre les enroulements primaire et secondaire afin de réguler la tension de sortie, en s’adaptant aux variations de la charge ou de la tension d’entrée. Cela est essentiel pour maintenir des niveaux de tension stables malgré les fluctuations de la demande ou de l’alimentation. L’usure mécanique et l’érosion électrique peuvent compromettre les performances du changeur de prises ; d’où la nécessité d’effectuer des inspections et un entretien réguliers.
   
• Réservoir
  La cuve extérieure assure la protection physique et le confinement des composants internes du transformateur. Elle est conçue pour être entièrement étanche ou dotée de dispositifs de respiration contrôlée afin de gérer les pressions internes. La cuve est également mise à la terre afin de prévenir les risques électriques et est généralement peinte pour résister aux agressions environnementales, telles que la corrosion et la dégradation due aux rayons UV.
   
• Douilles
  Les traversées doivent résister aux hautes tensions et aux conditions environnementales auxquelles elles sont exposées. Elles sont fabriquées en porcelaine ou en matériaux composites et conçues avec soin pour assurer une répartition adéquate du champ électrique. La défaillance d’une traversée peut entraîner des dommages catastrophiques ; c’est pourquoi elles sont construites selon des normes strictes et soumises à des essais réguliers.
   
• Respirateur
  Le rôle du déshydrateur dans le maintien de l’équilibre hydrique de l’huile est essentiel pour préserver ses propriétés isolantes. Lorsque le transformateur se chauffe et se refroidit, le déshydrateur veille à garder l’atmosphère interne sèche. Le gel de silice contenu dans le déshydrateur passe du bleu au rose au fur et à mesure qu’il absorbe l’humidité, ce qui permet d’indiquer le moment où il doit être remplacé.
   
• Conservateur
  Le réservoir de compensation ajuste son volume en fonction des variations de la température de l’huile afin de compenser les dilatations ou les contractions et d’éviter toute accumulation de pression. Cela contribue à maintenir un niveau d’huile stable dans le réservoir principal, ce qui est essentiel pour assurer une isolation et un refroidissement optimaux. Certains transformateurs modernes utilisent des réservoirs de compensation à vessie afin d’isoler complètement l’huile de l’air extérieur.
   
• Ailettes de refroidissement ou radiateurs
  Ces ailettes métalliques ou radiateurs augmentent la surface d’échange thermique du réservoir, améliorant ainsi le processus de dissipation de la chaleur. Ils sont particulièrement essentiels dans les transformateurs de grande taille, où la production de chaleur est importante. Dans certaines conceptions, des ventilateurs ou des pompes sont ajoutés pour assurer la circulation forcée de l’air ou de l’huile, respectivement, afin d’accroître encore l’efficacité du refroidissement.
   

Comment entretenir un transformateur de distribution

• Vérifiez la température du transformateur : Vérifiez si la température supérieure de l’huile du transformateur est normale ou proche, voire supérieure, à la limite maximale admissible indiquée par le thermomètre. Lorsqu’une anomalie significative est constatée entre la température affichée par le thermomètre à verre et celle indiquée par le thermomètre à pression, il convient de déterminer si la mesure est erronée ou si la température de l’huile est anormale.
• La vérification du niveau d’huile : Vérifiez que la température de l’armoire de stockage de l’huile du transformateur est normale et qu’il n’y a pas de faux niveau d’huile ni de fuite d’huile ; assurez-vous également que le niveau d’huile de la traversée haute tension ainsi que la couleur de l’huile sont normaux et qu’il n’y a pas de fuite au niveau de la traversée. Lorsque l’indication du niveau d’huile est anormale, il est indispensable d’en déterminer la cause. Il convient en outre de veiller à l’orientation du dispositif de mesure du niveau d’huile et de s’assurer qu’aucun dépôt ne s’est accumulé à l’entrée.
• Vérifiez le son : Vérifiez s’il existe une différence anormale entre le bruit électromagnétique du transformateur et son bruit habituel. Le personnel est généralement familiarisé avec le bruit normal du transformateur et repère aisément tout son inhabituel.
• Vérifiez l’isolation de la plaque supérieure du transformateur : Vérifiez si la surface de l’isolateur de support du boîtier d’enveloppe et de la conduction électrique d’extraction est propre; s’il n’y a pas de rupture, de décharge électrique ou d’autres défauts.
• Vérifiez le joint boulonné qui relie le conducteur afin de détecter d’éventuels phénomènes de surchauffe : Vérifiez le changement de couleur de la feuille de cire à température visuelle ainsi que la décoloration de la peinture, ou mesurez directement cette variation à l’aide d’un thermomètre infrarouge, de manière flexible. Lorsqu’il existe un boîtier de raccordement de câble, il convient également de contrôler les éventuelles fuites d’huile au niveau de la tête du câble.

Comment choisir un transformateur de distribution

• Vérifiez les caractéristiques de charge
  Pour connaître la puissance nominale du transformateur, il est toujours essentiel de vérifier les caractéristiques de la charge lors de l’achat de transformateurs de distribution. Les caractéristiques de la charge d’un transformateur de distribution comprennent le type de charge et les variations de tension. En ce qui concerne le type de charge, celle-ci peut être intermittente ou continue.
   
• Vérifiez le rapport de tension
  Le rapport de transformation d’un transformateur de distribution dépend des caractéristiques de la charge et des applications. Ce rapport est calculé en prenant le rapport entre la tension primaire et la tension secondaire, ou entre la haute tension et la basse tension. La taille du transformateur de distribution dépend également de ce rapport de transformation : plus celui-ci est élevé, plus le transformateur sera volumineux, en raison de l’augmentation du nombre de spires dans le bobinage primaire.
   
• Considérez la configuration de phase
  Certaines applications requièrent une configuration monophasée, tandis que d’autres nécessitent une configuration triphasée, en particulier dans le domaine industriel. La configuration de phase permet de déterminer les phases du bobinage primaire et celles du bobinage secondaire. Les transformateurs de distribution à configuration monophasée sont principalement utilisés à des fins résidentielles. Il est recommandé de choisir la configuration de phase du transformateur de distribution en fonction des besoins spécifiques de l’application.
   
• Vérifiez l’efficacité
  Lors du choix des transformateurs de distribution, il convient d’accorder une attention particulière à leur efficacité. Un transformateur performant contribue à réduire les pertes de puissance en assurant une conversion adéquate de la tension. Il permet non seulement d’économiser de l’énergie, mais aussi de maîtriser les coûts. Un transformateur ne fonctionne efficacement que si ses pièces et ses composants sont d’une qualité optimale. C’est pourquoi il est également recommandé d’acheter auprès des principaux fabricants de transformateurs de distribution.
   

Fonctionnement du transformateur de distribution

• À l’intérieur d’un transformateur de distribution, on trouve deux ensembles de bobines : La bobine primaire et la bobine secondaire. La bobine primaire est connectée à l’électricité haute tension provenant du réseau électrique, tandis que la bobine secondaire est reliée à l’électricité basse tension distribuée aux foyers et aux entreprises.
• Lorsque le courant électrique circule dans la bobine primaire, il engendre un champ magnétique qui induit un courant dans la bobine secondaire. Ce processus, appelé induction électromagnétique, permet au transformateur d’abaisser la tension du courant sans en perdre la puissance.
• Outre les enroulements, le transformateur de distribution comporte également un noyau en acier magnétique. Ce noyau contribue à concentrer le champ magnétique et à améliorer le rendement du transformateur.

Certifications

Notre usine

Yawei compte plus de 180 ingénieurs et techniciens, plus de 1 200 employés, et s’étend sur une superficie de 240 000 mètres carrés.
Nous disposons d’une forte capacité de production et avons constitué une équipe marketing hautement performante. Nos produits comprennent des transformateurs ultra‑haute tension de 110 kV, 220 kV et 500 kV, des transformateurs secs de 35 kV et moins, des transformateurs immergés dans l’huile, des transformateurs en métal amorphe, ainsi que des transformateurs pour les énergies nouvelles destinés au stockage de l’énergie éolienne et solaire, des postes de transformation préfabriqués et des transformateurs spécialisés tels que des réacteurs, des transformateurs pour fours électriques, des transformateurs redresseurs, des transformateurs miniers, des transformateurs à sectionnement et des transformateurs à déphasage, disponibles dans de nombreuses spécifications. Afin d’assurer la mise en œuvre de technologies de conception et de fabrication de pointe, certains équipements clés, moules et outillages ont été remplacés et modernisés grâce aux dernières technologies, afin de répondre aux exigences de qualité des produits.