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OFPPT ROYAUME DU MAROC MODULE N 19 : INSTALLATION ET ENTRETIEN DE TRANSFORMATEU

OFPPT ROYAUME DU MAROC MODULE N 19 : INSTALLATION ET ENTRETIEN DE TRANSFORMATEURS SECTEUR :ELECTROTECHNIQUE SPÉCIALITÉ : ELECTRICITE DE MAINTENANCE INDUSTRIELLE NIVEAU : TECHNICIEN ANNEE 2007 0 Office de la Formation Professionnelle et de la Promotion du Travail DIRECTION RECHERCHE ET INGÉNIERIE DE FORMATION RÉSUMÉ THÉORIQUE & GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES Résumé de Théorie et Guide de travaux pratiques Module 19 : Installation et entretien de transformateurs Document élaboré par : Nom et prénom EFP DR KISSIOVA-TABAKOVA Raynitchka CDC Génie Electrique DRIF Révision linguistique - - - Validation - - - OFPPT / DRIF/CDC Génie Electrique 1 Résumé de Théorie et Guide de travaux pratiques Module 19 : Installation et entretien de transformateurs SOMMAIRE Présentation du Module...........................................................................................................6 RESUME THEORIQUE...........................................................................................................7 1. INTRODUCTION..................................................................................................................8 1.1. Définitions..........................................................................................................................9 1.2. Symboles..........................................................................................................................11 1.3. Constitution......................................................................................................................11 1.4. Théorie élémentaire..........................................................................................................12 1.5. Fonctionnement du transformateur parfait.......................................................................17 1.5.1. Définitions et équations du transformateur parfait......................................................17 1.5.2. Diagramme de fonctionnement et bilan de puissances................................................19 1.6. Intérêt et limite de la théorie du transformateur parfait...................................................20 1.6.1. Fonctionnement à vide.................................................................................................20 1.6.2. Fonctionnement en charge...........................................................................................21 1.7. Exercices..........................................................................................................................22 1.8. Transformateur réel..........................................................................................................24 1.8.1. Modèle du transformateur réel.....................................................................................24 1.8.2. Approximation de Kapp...............................................................................................27 1.8.3. Chute de tension en charge..........................................................................................30 1.8.4. Pertes du transformateur..............................................................................................32 1.8.5. Rendement du transformateur......................................................................................35 1.9. Etude expérimentale du transformateur...........................................................................37 1.9.1. Essai à vide sous tension nominale..............................................................................37 1.9.2. Essai en court-circuit à courant secondaire nominal sous tension primaire réduite....39 1.9.3. Essai en charge :...........................................................................................................40 1.10. Exercices :........................................................................................................................41 2. CONSTITUTION D’UN TRANSFORMATEUR MONOPHASE..................................45 2.1. Circuit magnétique...........................................................................................................46 2.2. Enroulements...................................................................................................................48 2.3. Organes mécaniques........................................................................................................49 2.3.1. Dispositifs de refroidissement......................................................................................49 2.3.2. Dispositifs de préservation de l’huile...........................................................................53 2.3.3. Organes de liaison avec la périphérie (traversées isolantes)........................................56 2.3.4. Dispositifs de réglage de la tension..............................................................................57 2.3.5. Accessoires de manutention et de maintenance...........................................................60 3. TRANSFORMATEUR TRIPHASE..................................................................................60 3.1. Transport et distribution de l’énergie électrique..............................................................60 3.2. Types de transformateurs triphasés..................................................................................62 3.2.1. Ensemble de trois transformateurs monophasés identiques.........................................62 3.2.2. Transformateur triphasé compact.................................................................................62 3.3. Fonctionnement en régime équilibré................................................................................64 3.3.1. Fonctionnement à vide.................................................................................................64 3.3.2. Fonctionnement en charge...........................................................................................65 3.3.3. Couplage du primaire et du secondaire........................................................................66 3.3.4. Conséquences...............................................................................................................68 3.3.5. Valeurs nominales........................................................................................................69 3.4. Fonctionnement en régime déséquilibré..........................................................................71 OFPPT / DRIF/CDC Génie Electrique 2 Résumé de Théorie et Guide de travaux pratiques Module 19 : Installation et entretien de transformateurs 3.4.1. Position du problème...................................................................................................71 3.4.2. Fonctionnement des montages « Triangle – Etoile » Dy et « Etoile – Etoile » Yy.....72 3.4.3. Couplage « Etoile – Zigzag » Yz.................................................................................74 3.5. Indice horaire...................................................................................................................77 3.6. Couplage en parallèle de deux transformateurs...............................................................80 3.6.1. Transformateurs monophasés......................................................................................80 3.6.2. Transformateurs triphasés............................................................................................81 3.7. exercice............................................................................................................................82 4. TRANSFORMATEURS SPECIAUX................................................................................83 4.1. Autotransformateurs mono et triphasés...........................................................................83 4.1.1. Généralités...................................................................................................................83 4.1.2. Avantage et inconvénients...........................................................................................84 4.1.3. Applications.................................................................................................................85 4.2. Transformateurs du nombre de phases.............................................................................85 4.2.1. Transformateur à prise médiane...................................................................................85 4.2.2. Montage Scott..............................................................................................................87 4.3. Transformateur de mesure...............................................................................................88 4.3.1. Transformateur de tension ou de potentiel (T.P.)........................................................88 4.3.2. Transformateur de courant ou d’intensité (T.C.).........................................................90 5. ENTRETIEN DES TRANSFORMATEURS....................................................................94 5.1. Aspects de la maintenance...............................................................................................94 5.1.1. Opérations de maintenance préventive........................................................................95 5.1.2. Opérations de maintenance corrective.........................................................................96 5.2. Démarche de la maintenance...........................................................................................97 5.2.1. Dossier technique.........................................................................................................97 5.2.2. Dossier machine.........................................................................................................112 GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES..................................................................................117 TP1 – Transformateur monophasé.......................................................................................118 TP 2 – Transformateur triphasé – couplages du primaire et du secondaire.........................125 TP3 – Transformateur triphasé – indice horaire..................................................................134 TP4 – Transformateur mono et triphasé – couplage en parallèle de deux transformateurs.139 EVALUATION DE FIN DE MODULE................................................................................143 LISTE DES REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES........................................................147 OFPPT / DRIF/CDC Génie Electrique 3 Résumé de Théorie et Guide de travaux pratiques Module 19 : Installation et entretien de transformateurs MODULE 19 : INSTALLATION ET ENTRETIEN DE TRANSFORMATEURS Durée : 75 heures OBJECTIF OPERATIONNEL COMPORTEMENT ATTENDU Pour démontrer sa compétence, le stagiaire doit installer et entretenir des transformateurs selon les conditions, les critères et les précisions qui suivent. CONDITIONS D’EVALUATION Travail individuel :  A partir : - de directives ; - d’un plan et d’un devis ; - des normes en vigueur.  A l’aider : - des instructions du fabricant ; - de l’équipement, de l’outillage et du matériel appropriés. CRITERES GENERAUX DE PERFORMANCE Respect des règles de santé et de sécurité.  Respect des modes d’utilisation de l’équipement et de l’outillage.  Installation conforme aux normes en vigueur, au plan, au devis.  Travail soigné et propre.  Qualité des travaux.  Respect de l’environnement. OFPPT / DRIF/CDC Génie Electrique 4 Résumé de Théorie et Guide de travaux pratiques Module 19 : Installation et entretien de transformateurs OBJECTIF OPERATIONNEL DE COMPORTEMENT PRECISIONS SUR LE COMPORTEMENT ATTENDU A. Interpréter le plan et le devis. B. Planifier les installations. C. Préparer l’équipement, l’outillage et le matériel. D. Localiser et fixer les transformateurs. E. Effectuer les raccordements électriques. F. Vérifier le fonctionnement. G. Entretenir des transformateurs. H. Ranger et nettoyer. I. Consigner les interventions. CRITERES PARTICULIERS DE PERFORMANCE Identification des symboles. Détermination exacte de l’emplacement des composants. Repérage approprié des renseignements sur un devis. Détermination adéquate de l’emplacement de l’outillage. Choix juste de l’équipement, de l’outillage et du matériel. Vérification et préparation adéquate de l’équipement, de l’outillage et du matériel. Localisation précise. Respect de la méthode de fixation. Fixations solides. Raccordement exact des transformateurs Raccordement exact de la charge. Fonctionnement conforme au cahier de charge. Justesse du diagnostic. Choix judicieux des correctifs à apporter. Rangement approprié et propreté des lieux. Pertinence des informations présentées. OFPPT / DRIF/CDC Génie Electrique 5 Résumé de Théorie et Guide de travaux pratiques Module 19 : Installation et entretien de transformateurs Présentation du Module « Installation et entretien de transformateurs » fait partie du programme de la deuxième année de formation de la spécialité « Électricité de Maintenance Industrielle ». L’objectif de ce dernier est de donner au stagiaire les connaissances nécessaires sur la construction, les caractéristiques, l’installation et l’entretien des transformateurs mono et triphasés. Il est basé sur les connaissances acquises dans les modules précédents de compétences générales et particulières, étudiés pendant la première année de formation. Le stagiaire est placé dans une situation où il va pouvoir appliquer professionnellement les acquis sur les notions en courant alternatif, sur les outils en usinage manuel et ceux d’électricien, sur les règles de santé et sécurité au travail. OFPPT / DRIF/CDC Génie Electrique 6 Résumé de Théorie et Guide de travaux pratiques Module 19 : Installation et entretien de transformateurs Module 19 : INSTALLATION ET ENTRETIEN DE TRANSFORMATEURS RESUME THEORIQUE OFPPT / DRIF/CDC Génie Electrique 7 Résumé de Théorie et Guide de travaux pratiques Module 19 : Installation et entretien de transformateurs 1. INTRODUCTION Le transformateur est une machine statique à induction électromagnétique permettant de transformer un système de courant en un ou plusieurs autres systèmes alternatifs, de tentions et d’intensité généralement différents, mais de fréquence identiques, avec un excellent rendement. Ces différents systèmes de courant sont électriquement séparés. S’il est vrai que les règles de l’électromagnétisme auxquelles répondent les transformateurs demeurent les mêmes, les perfectionnements apportés aux matériaux magnétiques, conducteurs et isolants, et aux moyens de leur mise en œuvre ont permis d’atteindre à ce jour, avec un taux de fiabilité accrue, des tensions de plus de 800 kV, et des performances unitaires supérieures à 1600 MVA, ceci malgré des contraintes de transport de masses indivisibles de plus en plus strictes. C’est un appareil robuste qui est le plus souvent monophasé. Il est très utilisé en électrotechnique car c’est l’appareil de base pour le transport de l’énergie électrique (fig. 1-1). Il joue un grand rôle en électronique, soit avec un circuit magnétique pour les alimentations à basse fréquence, soit sans circuit magnétique pour les circuits couplés en haute fréquence. Fig. 1-1 OFPPT / DRIF/CDC Génie Electrique 8 Résumé de Théorie et Guide de travaux pratiques Module 19 : Installation et entretien de transformateurs 1.1. Définitions Un tel appareil représente un quadripôle, c’est-à-dire un circuit muni de quatre bornes (ou pôles) (fig. 1-2) : Fig. 1-2  une première paire de bornes, E1 et E2, constitue l’entrée ;  une seconde paire de bornes, S1 et S2, constitue la sortie. Le transformateur reçoit de la puissance, entre ses bornes d’entrée, de la part du générateur qui l’alimente. C’est le côté primaire de l’appareil Il restitue presque intégralement cette puissance au récepteur (dit charge du transformateur) branché entre ses bornes de sortie. C’est le côté secondaire. Autrement dit, son rendement est excellent. Si I1 et I2 sont des valeurs efficaces des courants sinusoïdaux circulant, d’une part entre E1 et E2 et d’autre part entre S1 et S2, on a sensiblement : U1 . I1 = U2 . I2 Si U1 > U2  I1 < I2 , le transformateur est alors :  élévateur de tension,  abaisseur de courant. Si U1 < U2  I1 > I2 , le transformateur est alors :  abaisseur de tension,  élévateur de courant. OFPPT / DRIF/CDC Génie Electrique 9 Résumé de Théorie et Guide de travaux pratiques Module 19 : Installation et entretien de transformateurs Comme tout appareil électrique, chaque transformateur est spécialement calculé pour fonctionner :  sous une tension primaire U1n,  en absorbant un courant voisin d’une valeur I1n. Les valeurs U1n et I1n sont appelées les valeurs nominales et leur produit Sn = U1n . I1n est la puissance apparente nominale de l’appareil. La plaque signalétique, fixée sur le transformateur, indique, en particulier, les valeurs uploads/s3/ emi-19-installation-et-entretien-de-transformateurs.pdf