Courant du transformateur : primaire vs secondaire + formules

courant du transformateur : un guide pratique (avec des formules et des exemples réels-)

Si vous avez déjà dû dimensionner un câble, régler un relais de protection ou comprendre pourquoi un disjoncteur continue de se déclencher, vous savez déjà que maîtriser le courant du transformateur est un gros problème.

En termes simples, le courant du transformateur est le flux d’électricité circulant dans les enroulements. Mais ce n’est pas toujours une chose stable. Selon ce qui se passe, vous pourriez avoir affaire àcourant de charge normal, un filet de courant à vide-ou cette soudaine et-surtension déchirante du courant d'appel lorsque vous mettez l'appareil sous tension pour la première fois.

Mettons une chose au clair dès le départ :un transformateur ne crée pas de courant.C'est juste un intermédiaire, transférant l'énergie entre les circuits en utilisantinduction électromagnétique. La quantité de courant qui circule réellement dépend de quelques pièces mobiles : la tension, la capacité du transformateur (kVA), la charge qui y est suspendue, le facteur de puissance et même l'efficacité du transformateur.

Si vous êtes ingénieur, électricien ou technicien de maintenance, ces éléments sont importants. Pourquoi? Parce que vous en avez besoin pour dimensionner les transformateurs, choisir les bons câbles, concevoir des systèmes de protection et-soyons honnêtes-dépanner lorsque les choses tournent mal.

Dans ce guide, nous allons parcourircourant primaire et secondaire, le rapport de courant, le courant à vide-de charge, le courant nominal et ce satané courant d'appel. Et oui, nous allons ajouter quelques exemples de calculs pratiques pour que cela ait du sens.

Chaque transformateur possède deux enroulements principaux :le primaire (connecté à votre source d'alimentation) et le secondaire (connecté à votre charge).

Courant primaire (Ip)est le courant tiré de l’alimentation.

Courant secondaire (Is)est le courant délivré à la charge.

Voici la règle générale : plus le transformateur est gros (kVA plus élevé), plus il peut fournir de courant. Des transformateurs plus petits ? Ils sont conçus pour des tâches plus légères.

Pour un transformateur idéal (théorique, sans pertes), la puissance d'entrée est égale à la puissance de sortie :

Où:

V_p​= Tension primaire

V_s= Tension secondaire

I_p​=Courant primaire

I_s​=Courant secondaire

C'est pourquoi untransformateur abaisseur-baisse la tension mais augmente le courant. La puissance reste à peu près la même, mais le compromis entre tension-courant-est réel.

La relation entre le courant primaire et secondaire se résume au rapport de transformation. Puisque la tension dépend du nombre de tours dans chaque enroulement :

Et parce que le pouvoir est conservé (encore une fois, dans un monde idéal) :

Ce qui veut aussi dire :

En clair : le courant se déplace dans le sens opposé à la tension. Si vous abaissez la tension de 11 kV à 400 V, vous feriez mieux de croire que le courant secondaire sera nettement supérieur au courant primaire.

Exemple : calcul du courant primaire

Disons que nous avons un transformateur avec :

Tension primaire : 10 000 V

Tension secondaire : 400 V

Courant secondaire : 500 A

Le courant primaire serait :

Alors tu pousses500 A côté basse-tension, mais seulement en tirant20 A du côté haute-tension. Dans un transformateur du monde réel-, ces chiffres changent un peu en raison des pertes de noyau, des pertes de cuivre et du flux de fuite -, de sorte que la puissance d'entrée est toujours légèrement supérieure à la sortie.

Une idée fausse courante : « S’il n’y a pas de charge, le transformateur ne fait rien. »

Faux. Il consomme encore une petite quantité de courant. C'est ce qu'on appelle lepas de-courant de charge(ou courant excitant/magnétisant). Même avec le secondaire ouvert, le primaire a besoin d'un peu de jus pour maintenir le flux magnétique dans le noyau. Une partie de ce courant crée le champ magnétique et le reste couvre les pertes du noyau dues à l'hystérésis et aux courants de Foucault.

Ce courant à vide-représente généralement une petite fraction du courant nominal. Sur les transformateurs plus grands et mieux conçus-, il est encore plus bas grâce à des matériaux et une construction magnétiques améliorés.

Lorsque vous connectez une charge au côté secondaire, le courant secondaire augmente en fonction de la demande de puissance de cette charge.

Prenons par exemple un moteur industriel. Le courant qu'il consomme dépend de sonpuissance nominale, tension et facteur de puissance. Vous pouvez estimer le courant de charge en utilisant :

Où:

P=Puissance de charge

V=Tension

PF=Facteur de puissance

À mesure que la charge secondaire augmente, le côté primaire consomme automatiquement plus de courant pour correspondre. Ceci est souvent appelécourant réfléchi, car la demande de charge secondaire est « réfléchie » vers la charge primaire par induction électromagnétique.

Lecourant nominalest lecourant continu maximumun transformateur peut transporter en toute sécurité à sa tension nominale et sa capacité en kVA. Vous le trouverez généralement sur leplaqueou calculez-le à partir de la note.

Connaissant lecourant à pleine chargeest essentiel lorsque vous sélectionnez des disjoncteurs, des câbles, des jeux de barres ou des dispositifs de protection. Faites fonctionner un transformateur au-dessus de son courant nominal pendant trop longtemps et vous obtiendrez un échauffement excessif, un vieillissement plus rapide de l'isolation et une durée de vie plus courte.

Il s'agit de l'une des tâches les plus courantes que vous effectuerez :-convertir des kVA en ampères. Voici comment procéder.

Transformateur monophasé-

Exemple 1 : Transformateur monophasé-de 5 kVA
À 230 V :

Ainsi, le courant secondaire à pleine charge-est d'environ 21,7 A.

Transformateur triphasé-

Où VLLVLL​ est la tension ligne à ligne-à-.

Exemple 2 : Transformateur triphasé-de 50 kVA
A 400 V :

Ainsi, le courant à pleine charge-est d'environ 72,2 A.

Exemple 3 : calculer le courant primaire à partir du courant secondaire

Donné:

Tension primaire : 11 kV

Tension secondaire : 415 V

Courant secondaire : 1000 A

En utilisant le ratio actuel :

Le courant primaire s'élève à environ 37,7 A.

Courant d'appelest cette surtension soudaine et temporaire que vous obtenez lorsque vous allumez un transformateur pour la première fois. Cela ne dure pas longtemps, mais il peut être plusieurs fois supérieur au courant nominal-et cela peut faire des ravages sur les systèmes de protection.

Pourquoi cela arrive-t-il ? Lorsque la tension est appliquée pour la première fois, le flux magnétique dans le noyau peut dépasser les niveaux normaux, surtout s'il reste du magnétisme résiduel de la dernière fois qu'il a fonctionné.

Pour éviter ces problèmes, les ingénieurs accordent une attention particulière à la sélection des disjoncteurs, aux courbes temps-courant, aux techniques de commutation contrôlée etrelais de protectionparamètres.

Ils sont tous deux de nature magnétique, mais ce n’est pas la même chose :

Un transformateur consomme-t-il du courant sans charge ?
Ouais. C'est le-courant à vide dont nous avons parlé-il en a besoin pour maintenir le flux et couvrir les pertes du cœur.

Comment calculer le courant primaire et secondaire ?
Utilisez les formules de kVA et de tension ci-dessus. Et rappelez-vous la relation :

Pourquoi le courant primaire est-il faible lorsque le secondaire est ouvert ?
Parce qu'il n'y a pas de charge exigeant de l'énergie. Le primaire ne fournit que les faibles pertes de courant magnétisant et de noyau.

Un transformateur peut-il consommer plus que le courant nominal ?
Oui, mais généralement seulement brièvement. Les surcharges temporaires peuvent être acceptables selon la conception, mais une surcharge continue est une voie rapide vers une défaillance de l'isolation et une durée de vie raccourcie.

Les courants primaires et secondaires se déplacent dans des directions opposées par rapport à la tension.

Le rapport de courant suit le rapport de tours.

Même sans charge, un transformateur consomme du courant.

Vous pouvez calculer le courant nominal à partir du kVA et de la tension.

Les grandes formules à retenir :

Monophasé- :

Trois-phases :

Le courant d'appel est temporaire mais doit être pris en compte dans la conception de la protection.

Avoir une idée précise du courant du transformateur n'est pas seulement académique ;- cela vous aide à choisir le bon équipement, à maintenir la fiabilité des systèmes et à détecter les problèmes avant qu'ils ne se transforment en pannes coûteuses.

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