Quelle est la structure du transformateur immergé dans l'huile ?

Aperçu général : Les deux principaux systèmes
Un transformateur immergé dans l'huile est constitué de deux systèmes fondamentaux logés ensemble :

La partie active (noyau et enroulements) : Le cœur du transformateur, où l'induction électromagnétique et la transformation de tension se produisent.

Le réservoir et le système de refroidissement : Le corps et le système de survie, qui assurent l'isolation, le refroidissement et la protection de la partie active.

Relations :

1. La partie active (noyau et enroulements)
C'est l'ensemble qui est abaissé dans le réservoir principal.

Noyau : Fabriqué à partir de fines tôles d'acier au silicium de haute qualité (à grains orientés). Les tôles sont isolées les unes des autres pour réduire les pertes d'énergie dues aux courants de Foucault.

Fonction : Fournit un chemin à faible réluctance pour le flux magnétique, reliant les enroulements primaires et secondaires.

Forme : Généralement de type à noyau fermé (comme un simple rectangle ou un "noyau bobiné") pour une meilleure efficacité.

Enroulements (bobines) : Ce sont des conducteurs enroulés autour des branches du noyau. Il y a toujours au moins deux ensembles : Haute Tension (HT) et Basse Tension (BT).

Matériau du conducteur : Fabriqué en cuivre ou en aluminium, isolé avec du papier ou de l'émail.

Disposition : L'enroulement BT est placé plus près du noyau, l'enroulement HT étant enroulé concentriquement à l'extérieur. Cela réduit la quantité d'isolation nécessaire entre l'enroulement BT et le noyau mis à la terre.

Isolation : Des entretoises et des barrières clés en carton pressé et en papier isolant sont utilisées pour séparer les enroulements les uns des autres et du noyau, et pour assurer la stabilité mécanique.

Changeur de prises : Un dispositif qui permet de régler le nombre de spires dans l'un des enroulements (généralement le HT), modifiant ainsi le rapport de tension.

Changeur de prises hors tension (Changeur de prises désexcité - DETC) : Le réglage ne peut être effectué que lorsque le transformateur est hors tension.

Changeur de prises en charge (OLTC) : Peut ajuster les prises pendant que le transformateur est sous tension et alimente la charge. Il s'agit d'un composant complexe, souvent logé dans un compartiment séparé du réservoir principal pour éviter la contamination de l'huile principale.

2. Le réservoir et le système de refroidissement
Réservoir principal : Un réservoir en acier soudé robuste qui sert de conteneur principal pour la partie active et l'huile isolante. Il est conçu pour être étanche à l'air.

Huile de transformateur : Une huile minérale hautement raffinée ou une huile ester synthétique qui remplit le réservoir.

Fonctions :

Isolation : C'est un milieu diélectrique supérieur, isolant les enroulements sous tension les uns des autres et du réservoir mis à la terre.

Refroidissement : Il circule par convection naturelle (ou est pompé), absorbant la chaleur du noyau et des enroulements et la dissipant à travers les parois du réservoir et les radiateurs.

Radiateurs et tubes : Panneaux à ailettes ou batteries de tubes fixés au réservoir principal pour augmenter la surface de dissipation thermique. L'huile circule à travers ceux-ci et la chaleur est transférée à l'air ambiant.

Ventilateurs de refroidissement : Pour les transformateurs plus grands, des ventilateurs sont montés sur les radiateurs pour forcer l'air à passer dessus, améliorant considérablement le taux de refroidissement. Ceci est connu sous le nom de refroidissement à air forcé.

Pompes à huile : Dans les grands transformateurs, des pompes sont utilisées pour forcer la circulation de l'huile, améliorant ainsi l'efficacité du transfert de chaleur.

3. Accessoires de protection et de surveillance
Ceux-ci sont essentiels pour le fonctionnement sûr et fiable du transformateur.

Conservateur (réservoir d'expansion) : Un réservoir cylindrique plus petit monté au-dessus du réservoir principal et relié à celui-ci par un tuyau. Il n'est que partiellement rempli d'huile.

Fonction : Il permet au réservoir principal d'être complètement rempli d'huile. Lorsque l'huile chauffe et se dilate, ou refroidit et se contracte, le niveau d'huile dans le conservateur monte et descend, empêchant l'accumulation de pression ou la formation d'un vide dans le réservoir principal.

Respirateur : Un petit conteneur fixé au conservateur, rempli d'un matériau absorbant l'humidité comme le gel de silice. Lorsque le transformateur "respire" en raison des cycles de température, l'air traversant le respirateur est séché, empêchant l'humidité de pénétrer dans l'huile et de dégrader ses propriétés isolantes. Le gel de silice est bleu lorsqu'il est sec et devient rose lorsqu'il est saturé d'humidité.

Relais Buchholz : Un relais très important actionné par les gaz installé dans le tuyau entre le réservoir principal et le conservateur.

Fonction : Il détecte les défauts internes. Les défauts mineurs génèrent de lentes bulles de gaz qui s'accumulent dans le relais, déclenchant une alarme. Les défauts graves provoquent une soudaine surtension d'huile, qui déclenche les disjoncteurs du transformateur pour le déconnecter de l'alimentation. Il s'agit d'un dispositif de protection primaire.

Relais de pression soudaine : Une alternative moderne ou un complément au relais Buchholz qui détecte les ondes de pression rapides à l'intérieur du réservoir causées par un défaut interne majeur.

Traversées : Isolateurs haute tension, en porcelaine ou composites qui permettent aux connexions électriques des enroulements HT et BT de traverser la paroi du réservoir et de se connecter