Transformateur en résine coulée

Les transformateurs en résine font partie des transformateurs de puissance (Power Transformers) et sont des transformateurs électriques conçus pour des puissances élevées allant de 100 kVA à 6 MVA. Les transformateurs en résine sont souvent utilisés comme transformateurs triphasés dans le réseau électrique ou comme transformateurs monophasés pour l’alimentation électrique des trains. Diverses normes et réglementations générales s’appliquent aux transformateurs de puissance. En Allemagne/Europe, les transformateurs de puissance sont généralement conçus selon les normes EN ou CEI 60076. Il existe d’autres normes et réglementations, par exemple pour les transformateurs de conversion.

Un transformateur est constitué d’un circuit magnétique, celui-ci est appelé noyau. Le noyau d’un transformateur en résine moulée est constitué d’une tôle électrique stratifiée. Le noyau possède au moins deux enroulements dans lesquels circule le courant, appelés enroulement primaire et enroulement secondaire. Si une tension électrique alternative est appliquée à l’enroulement primaire, un courant alternatif commence à circuler dans l’enroulement primaire. Ce courant alternatif crée un champ magnétique dans l’enroulement, dont l’intensité et la fréquence varient avec la source de courant alternatif. Le flux magnétique du transformateur varie en fonction de la fréquence de la tension alternative.
La technique de fabrication du noyau et la qualité utilisée pour le noyau du transformateur ont un impact sur le circuit magnétique. Le circuit magnétique d’un transformateur (champ magnétique) devrait idéalement générer de faibles pertes par courants de Foucault et avoir de faibles pertes par inversion magnétique (pertes par hystérésis). Un autre aspect est celui des résistances dans l’enroulement d’un transformateur. Seuls des enroulements par couches et ordonnés sur la bobine primaire et la bobine secondaire et le meilleur métal d’enroulement permettent de réduire les pertes d’enroulement. Le nombre de spires sur la bobine permet de réguler la tension. L’intensité du courant détermine le diamètre du métal d’enroulement.
La puissance de construction d’un transformateur est exprimée en VA, kVA ou MVA (VA est le nom de Voltampère et représente l’unité de mesure de la puissance électrique apparente, kVA est le nom de Kilovoltampère et MVA celui de Megavoltampère).
Le cuivre, à l’exception de l’argent, a la meilleure conductivité avec γ = 56, alors que l’aluminium n’a que γ = 36. L’aluminium suit donc avec un écart d’environ 35%. Ainsi, le cuivre est le meilleur métal et l’aluminium « seulement » le deuxième meilleur des matériaux conducteurs techniquement et économiquement utilisables pour l’énergie électrique. Tous les autres métaux ne peuvent pas être considérés comme des conducteurs de courant, et les alliages ont généralement une conductivité nettement inférieure à celle des métaux purs. L’argent ou l’or sont totalement exclus en raison de leur prix élevé.

Les transformateurs de puissance sont fabriqués soit en tant que transformateurs remplis d’huile, soit en tant que transformateurs secs (transformateurs en résine moulée). Un transformateur rempli d’huile est composé d’au moins une partie active. Une partie active est l’association d’un enroulement (celui-ci est disposé de manière concentrique sous forme d’enroulement cylindrique ou de disque superposé en cuivre ou en aluminium), d’un noyau (tôles électriques en couches avec de faibles pertes par courants de Foucault) et de pièces pressées. Selon le modèle, d’autres parties actives peuvent être par exemple des selfs pour la limitation du courant de court-circuit ou des selfs de limitation de courant pour les changeurs de prises utilisés. Un transformateur sec (transformateur en résine moulée) est utilisé lorsque les transformateurs à huile ne peuvent être utilisés que de manière peu sûre en raison de la charge calorifique et des risques pour l’eau. Les transformateurs en résine disposent de composants similaires et sont constitués de la même technologie qu’un transformateur à huile. Le noyau d’un transformateur en résine est constitué d’un noyau de tôles électriques empilées, comme pour un transformateur à huile. Les enroulements du transformateur sont en fil ou en bande. Les enroulements sont souvent moulés dans de la résine de coulée, d’où le nom de transformateur en résine de coulée.

Le domaine d’application varie en fonction de la structure du transformateur. Les transformateurs en résine coulée peuvent donc être utilisés pour différentes solutions et applications. Ils sont utilisés dans le domaine de la production et de la transmission d’électricité comme transformateurs de fixation de générateur et transformateurs d’accès au réseau entre la centrale électrique et le réseau, comme transformateurs de connexion de système dans les sous-stations haute tension et comme transformateurs d’alimentation d’installation pour les applications industrielles. Comme les transformateurs de puissance, en tant que transformateurs secs, ne peuvent généralement pas évacuer aussi bien la chaleur perdue, ils sont limités à des puissances allant jusqu’à 40 MVA. C’est pourquoi ces transformateurs sont le plus souvent utilisés dans le domaine des réseaux de moyenne tension. Dans ce cas, le fonctionnement est principalement utilisé comme transformateur de distribution pour alimenter les réseaux basse tension dans les grandes installations ou les complexes de bâtiments.