Les transformateurs à bain d'huile, également appelés transformateurs à bain d'huile, sont un type de transformateur électrique qui utilise l'huile comme moyen d'isolation et de refroidissement. Ces transformateurs sont largement utilisés dans les applications électriques et de distribution d'énergie en raison de leur efficacité, de leur fiabilité et de leur capacité à supporter des niveaux de tension et de puissance élevés. Cet article explore les principes de fonctionnement, les composants, les avantages et les applications des transformateurs à bain d'huile.
Principes de travail
Un transformateur à bain d'huile fonctionne selon le principe de base de l'induction électromagnétique. Il se compose d'un enroulement primaire et d'un enroulement secondaire, qui sont des bobines de fil enroulées autour d'un noyau de fer laminé. Lorsqu'un courant alternatif (CA) circule dans l'enroulement primaire, il crée un champ magnétique qui induit une tension dans l'enroulement secondaire. Ce processus permet au transformateur de convertir l'énergie électrique d'un niveau de tension à un autre.
La clé de l'efficacité et des performances du transformateur réside dans sa capacité à gérer la chaleur et l'isolation. L'huile utilisée dans ces transformateurs a deux fonctions principales : l'isolation et le refroidissement. L'huile isole les enroulements et les autres composants internes, évitant ainsi les pannes électriques et les courts-circuits. Elle absorbe et dissipe également la chaleur générée pendant le fonctionnement, maintenant la température du transformateur dans des limites sûres.
Composants des transformateurs immergés dans l'huile
- Cœur de métier
Le noyau est constitué de tôles d'acier au silicium laminées, conçues pour fournir un chemin à faible réluctance pour le flux magnétique. Il est essentiel pour le transfert efficace de l'énergie entre les enroulements primaire et secondaire.
- Enroulements
Les enroulements primaires et secondaires sont constitués de conducteurs en cuivre ou en aluminium. Ces enroulements sont isolés avec des matériaux tels que le papier ou le vernis pour éviter les courts-circuits et les fuites électriques.
- Huile pour transformateurs
Une huile minérale spéciale ou une huile synthétique est utilisée dans les transformateurs à bain d'huile. Cette huile assure l'isolation électrique et aide à dissiper la chaleur générée dans le transformateur.
- Réservoir
Le réservoir est un conteneur scellé qui contient le noyau, les enroulements et l'huile. Il est généralement en acier et est conçu pour résister à la pression interne générée par la dilatation thermique de l'huile.
- Conservateur
Le conservateur est un réservoir auxiliaire relié au réservoir principal. Il absorbe la dilatation et la contraction de l'huile dues aux variations de température, en veillant à ce que le réservoir principal reste entièrement rempli d'huile.
- Reniflard
Le reniflard est un dispositif équipé de gel de silice qui absorbe l'humidité de l'air entrant dans le restaurateur. Cela empêche l'humidité de contaminer l'huile, ce qui pourrait dégrader ses propriétés isolantes.
- Radiateurs
Les radiateurs sont des ailettes ou des tubes de refroidissement externes fixés à la cuve. Ils augmentent la surface de dissipation de la chaleur, ce qui permet de maintenir la température du transformateur dans des limites sûres.
- Relais Buchholz
Le relais Buchholz est un dispositif de sécurité qui détecte l'accumulation de gaz dans le transformateur, ce qui peut indiquer un défaut interne. Il déclenche une alarme ou arrête le transformateur pour éviter tout dommage supplémentaire.
Fonctionnement
Lorsqu'une tension alternative est appliquée à l'enroulement primaire, elle crée un champ magnétique dans le noyau. Ce champ magnétique induit une tension dans l'enroulement secondaire, ce qui permet de transférer l'énergie électrique du côté primaire au côté secondaire. Le niveau de tension peut être augmenté ou diminué en fonction du rapport des tours dans les enroulements primaire et secondaire.
La chaleur générée au cours de ce processus est absorbée par l'huile, qui circule ensuite dans les radiateurs pour dissiper la chaleur dans l'air ambiant. Ce processus de convection naturelle permet de maintenir la température du transformateur, garantissant ainsi un fonctionnement efficace et fiable.
Avantages
Les transformateurs à bain d'huile présentent plusieurs avantages :
- Rendement élevé : Ils ont un rendement élevé et peuvent supporter des charges importantes avec des pertes minimes.
- Refroidissement fiable : L'huile assure un refroidissement efficace, permettant au transformateur de fonctionner à des niveaux de puissance plus élevés sans surchauffe.
- Durabilité : L'huile agit comme une barrière protectrice, empêchant l'oxydation et la corrosion des composants internes.
- Rentabilité : Ils sont généralement plus rentables que les transformateurs à sec pour les applications de haute tension et de puissance.
Applications
Les transformateurs à bain d'huile sont utilisés dans une large gamme d'applications, notamment :
- Centrales de production d'électricité : Elles augmentent la tension pour la transmission afin de réduire les pertes.
- Les sous-stations : Elles abaissent la tension pour la distribuer aux foyers et aux industries.
- Applications industrielles : Elles alimentent les machines et les équipements dans les usines.
- Systèmes d'énergie renouvelable : Ils sont utilisés dans les systèmes d'énergie solaire et éolienne pour convertir et distribuer l'énergie électrique.
Conclusion
Les transformateurs à bain d'huile jouent un rôle essentiel dans l'industrie de l'énergie électrique. Leur capacité à convertir efficacement les niveaux de tension, à gérer la chaleur et à fournir une isolation fiable les rend indispensables dans diverses applications industrielles et de distribution d'énergie. La compréhension de leurs composants et de leurs principes de fonctionnement permet d'apprécier leur importance et de garantir leur performance optimale dans différents contextes.
