Qu'est-ce qu'un transformateur immergé dans un liquide ?
Les transformateurs immergés dans un liquide sont utilisés depuis de nombreuses années et sont le type de transformateur préféré pour de nombreuses applications. Les principaux avantages des transformateurs immergés dans un liquide sont leur haute efficacité et leurs faibles pertes. De plus, les transformateurs immergés dans un liquide offrent une excellente fiabilité et nécessitent peu d'entretien. Il existe deux principaux types de transformateurs immergés dans un liquide :
- Hermétique
- Conservateur
Cet article discute en détail des transformateurs hermétiques, veuillez consulter notre article sur le transformateur à conservateur pour en savoir plus sur ce type d'unité.
Transformateurs Électriques Montés
Transformateurs Hermétiquement Scellés
Un transformateur hermétique est un transformateur qui est hermétiquement scellé et rempli d'un fluide diélectrique tel que l'huile minérale, l'huile de silicone ou l'huile synthétique. Ils sont utilisés dans diverses applications où il est nécessaire d'empêcher l'humidité, l'oxygène ou d'autres contaminants de pénétrer dans le réservoir du transformateur et de contaminer l'huile isolante (liquide diélectrique); cela se traduit par une durée de vie plus longue du transformateur et une fiabilité améliorée. Les transformateurs hermétiques peuvent être soit refroidis par air, soit refroidis par liquide, et sont souvent utilisés dans des applications où le transformateur doit fonctionner dans un environnement dangereux. Contrairement aux transformateurs de type conservateur, les transformateurs hermétiques n'ont pas de réservoir d'expansion et peuvent ou non être équipés d'un dispositif de décharge de pression.
Les conceptions de transformateurs hermétiques offrent d'excellentes performances de refroidissement. L'huile d'isolation assure un refroidissement efficace des enroulements du transformateur et du noyau, ce qui aide à réduire les pertes thermiques et à prolonger la durée de vie du transformateur. Plus de 95% des transformateurs immergés dans un liquide utilisent de l'huile minérale comme fluide isolant diélectrique.
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Conception Hermétique
En génie électrique, une conception hermétique est le processus de conception de dispositifs et de systèmes résistants aux éléments extérieurs tels que la poussière, la vapeur d'eau et d'autres contaminants aéroportés. Le terme "hermétique" vient du mot grec signifiant "scellé". Les dispositifs hermétiques sont généralement utilisés dans des applications critiques où la fiabilité est primordiale, comme dans l'aérospatiale et les équipements médicaux. La conception hermétique implique la création d'une barrière entre le dispositif et son environnement, généralement en utilisant un agent d'étanchéité ou un joint. Cette barrière peut prendre de nombreuses formes, mais elle doit être suffisamment solide pour résister aux forces de la nature et empêcher tout élément indésirable de pénétrer dans le dispositif. La conception hermétique est une partie essentielle de nombreuses conceptions de transformateurs, car elle aide à garantir que le transformateur continuera de fonctionner correctement même dans des conditions difficiles.
Différents types d'huiles utilisées dans les transformateurs hermétiquement scellés
Le type d'huile utilisé peut avoir un impact significatif sur la performance, la durée de vie et la fiabilité du transformateur. Il existe quatre principaux types d'huiles utilisées avec les transformateurs hermétiquement scellés :
- Huile minérale - le type d'huile de transformateur le plus courant. C'est un diélectrique très efficace et possède d'excellentes propriétés thermiques.
- Huile de silicone - également un choix populaire pour les transformateurs hermétiquement scellés. Elle a de très bonnes propriétés diélectriques et peut résister à des températures extrêmes. Elle est relativement coûteuse.
- Esters naturels - une autre option pour les transformateurs hermétiquement scellés. Ils ont une excellente stabilité thermique et sont respectueux de l'environnement.
- Esters synthétiques - le type d'huile de transformateur le plus coûteux, mais offrant les meilleures performances en termes de résistance diélectrique et de stabilité thermique.
Le type d'huile utilisé dans un transformateur hermétiquement scellé est important à considérer lors de la sélection d'un transformateur pour des applications de distribution d'énergie car il affectera ses caractéristiques électriques. Chaque type d'huile a ses propres avantages et inconvénients qui doivent être pris en compte.
Comment Fonctionnent les Transformateurs Imprégnés de Liquide
Les transformateurs à immersion liquide utilisent un milieu liquide, généralement de l'huile, pour le refroidissement et l'isolation. Les enroulements et le noyau sont immergés dans le liquide, qui fournit à la fois un soutien mécanique et une isolation électrique. Le liquide aide également à dissiper la chaleur, ce qui rend les transformateurs à immersion idéaux pour une utilisation dans des applications à haute puissance. Les transformateurs ont généralement deux ou plusieurs enroulements, qui sont des conducteurs couplés inductivement les uns aux autres (induction électromagnétique). Cela permet au transformateur de transférer de l'énergie d'un circuit à un autre sans connecter physiquement les deux circuits. Lorsqu'ils sont utilisés dans un transformateur à immersion, les enroulements sont enroulés autour d'un noyau central, qui est fait d'un matériau à haute perméabilité magnétique (laminages en acier); cela augmente la capacité du transformateur à stocker de l'énergie dans son champ magnétique, le rendant plus efficace. Les enroulements de transformateur sont généralement fabriqués en cuivre ou en aluminium (l'aluminium est moins cher, mais nécessite plus d'espace car son indice de conductivité est inférieur à celui du cuivre).
Avantages et inconvénients des transformateurs hermétiques immergés dans un liquide
Les transformateurs hermétiques sont presque sans entretien car il n'y a pas d'opportunités pour que l'humidité ou d'autres contaminants pénètrent dans l'unité et causent de la corrosion ou une contamination de l'huile. Les coûts de maintenance sont faibles, tandis que la durée de vie d'un transformateur hermétique peut être assez longue (>20 ans). Les transformateurs hermétiques sont efficaces, compacts et très fiables.
Bien que les transformateurs hermétiques offrent de nombreux avantages, ils présentent également quelques inconvénients. Les unités hermétiques ne sont pas aussi facilement réparables que les unités de type conservateur car elles sont scellées. Briser le sceau d'un transformateur hermétique n'est pas conseillé, car les unités ne peuvent jamais vraiment être scellées à nouveau sans effort significatif. L'analyse de l'huile d'un transformateur hermétique n'est pas possible à moins que le sceau ne soit brisé (pour obtenir un échantillon d'huile), ce qui signifie qu'il y a moins de techniques de surveillance de l'état disponibles pour ce type d'unité.
Facteurs à considérer lors de la spécification des transformateurs hermétiquement scellés
Lorsque des transformateurs hermétiquement scellés sont nécessaires, plusieurs facteurs doivent être pris en compte pour s'assurer que le bon transformateur est sélectionné pour la bonne application. Le sceau hermétique empêche l'oxygène, l'azote et d'autres gaz de pénétrer ou de sortir du boîtier du transformateur, et est maintenu par soudage, brasage ou soudure du réservoir du transformateur et des composants. Les facteurs suivants doivent être pris en compte lors de la spécification d'un transformateur hermétiquement scellé :
- Environnement - les transformateurs hermétiquement scellés peuvent être utilisés dans des applications intérieures ou extérieures. Les considérations pour les extrêmes de température, l'humidité, l'altitude et les niveaux de pollution doivent être prises en compte lors de la sélection d'un transformateur hermétiquement scellé.
- Température - les températures minimales et maximales de fonctionnement doivent être comprises dans la plage spécifiée du transformateur.
- Charge - la charge doit être dans la capacité spécifiée du transformateur.
- Tension - les tensions d'entrée et de sortie doivent être comprises dans la plage spécifiée du transformateur.
- Fréquence - les fréquences d'entrée et de sortie doivent être comprises dans la plage spécifiée du transformateur.
- Puissance - la puissance d'entrée et de sortie doit être comprise dans la plage spécifiée du transformateur. La puissance électrique est exprimée en VA, kVA ou MVA.
- Efficacité - l'efficacité minimale acceptable doit répondre ou dépasser l'efficacité requise de l'application.
Considérations lors de l'installation d'un transformateur hermétiquement scellé
Les transformateurs hermétiquement scellés sont conçus pour résister à des températures et à une humidité extrêmes, ce qui les rend idéaux pour une utilisation dans des environnements difficiles. Cependant, les transformateurs hermétiques nécessitent un entretien pour les maintenir en bon état de fonctionnement. La tâche de maintenance la plus importante est de vérifier régulièrement les joints et les garnitures pour détecter toute fuite ou dommage. Ces joints sont ce qui maintient le transformateur hermétique, il est donc vital qu'ils restent intacts. De plus, les connexions électriques doivent être vérifiées pour tout signe de corrosion ou de connexions lâches. Les inspections thermographiques infrarouges sont utiles pour identifier les connexions électriques lâches, et celles-ci peuvent être effectuées lorsque l'unité est en service.
Une autre tâche de maintenance essentielle est de vérifier régulièrement le niveau d'huile du transformateur. Les transformateurs hermétiquement scellés dépendent d'un liquide isolant pour le refroidissement et l'isolation. Si le niveau d'huile devient trop bas, cela pourrait entraîner une surchauffe et/ou une défaillance de l'isolation avec des défauts électriques résultants, ce qui endommagerait le transformateur. Une vérification visuelle des fuites d'huile est généralement suffisante pour s'assurer que le niveau d'huile ne diminue pas.
Il est important de garder les transformateurs hermétiquement scellés propres. Au fil du temps, la poussière et la saleté peuvent s'accumuler sur l'extérieur des pièces et du réservoir du transformateur. Ces contaminants peuvent éventuellement pénétrer dans les joints et causer des problèmes d'étanchéité. Les traversées électriques doivent être maintenues propres pour réduire la probabilité de traçage ou de fluage électrique.
Fabricants de Transformateurs Hermétiques
Les transformateurs hermétiques sont fabriqués par de nombreuses entreprises, et chacune a ses propres forces et faiblesses. Parmi les plus grands fabricants, on trouve General Electric, ABB, Trafo Union et Siemens.
Ressources Supplémentaires
https://en.wikipedia.org/wiki/Transformer_oil
https://faradypowertransformer.wordpress.com/tag/oil-immersed-transformer