Le guide complet du câblage des transformateurs 2025 : Votre manuel pratique ultime

Pour : Ingénieurs électriciens, techniciens, utilisateurs industriels, bricoleurs, spécialistes de l'approvisionnement

Les transformateurs sont des composants essentiels de tout système d'alimentation électrique, et un câblage correct et sûr est primordial. Qu'il s'agisse de convertir la tension, de distribuer le courant ou d'isoler des systèmes, une bonne compréhension du câblage des transformateurs est essentielle pour toute personne travaillant dans le secteur de l'énergie. En 2025, les technologies électriques et les normes de sécurité continuent d'évoluer. Ce guide complet vous fournit les connaissances les plus récentes et les plus pratiques sur le câblage des transformateurs, couvrant tous les aspects, des concepts fondamentaux aux configurations avancées, en passant par les protocoles de sécurité et le dépannage.

1. Notions de base sur le câblage des transformateurs

1.1 Qu'est-ce que le câblage d'un transformateur ?

Le câblage d'un transformateur consiste simplement à connecter correctement les lignes électriques aux enroulements primaires (entrée) et secondaires (sortie) d'un transformateur. Sa fonction principale est de réguler la tension et le courant pour répondre aux demandes spécifiques de puissance de divers équipements ou systèmes. Les transformateurs jouent un rôle indispensable dans les systèmes électriques, en transmettant de manière sûre et efficace l'énergie électrique à haute tension aux utilisateurs finaux ou en augmentant la tension de l'énergie électrique à basse tension pour la transmission sur de longues distances. Un câblage correct garantit le bon fonctionnement du transformateur et, plus important encore, la sécurité des personnes et des équipements, en évitant les problèmes tels que les chutes de tension, les courts-circuits ou les surcharges.

1.2 Câblage en série ou en parallèle

La compréhension des connexions en série et en parallèle est fondamentale pour le câblage des transformateurs.

• Série Câblage: Il s'agit de connecter plusieurs enroulements de transformateur bout à bout. Dans cette configuration, les tensions s'additionnent, tandis que le le courant reste constant. Il est souvent utilisé pour augmenter la tension, par exemple, dans certains équipements de test ou dans des applications industrielles spécifiques.

• Câblage en parallèle: Ici, les bornes correspondantes de plusieurs enroulements de transformateur (ou de plusieurs transformateurs individuels) sont connectées ensemble. Dans cette configuration, le la tension reste constante, tandis que le le courant s'additionne ou se répartitaugmentant ainsi la capacité totale de courant. Les connexions en parallèle sont courantes dans les applications nécessitant un courant de sortie élevé, comme l'alimentation de plusieurs charges de forte puissance.

Le choix entre série et parallèle dépend de vos besoins spécifiques : avez-vous besoin d'une tension plus élevée ou d'une capacité de courant plus importante ?

1.3 Côtés primaire et secondaire

Un transformateur se compose de deux parties principales :

• Côté primaire (haute tension/entrée): C'est le côté du transformateur qui reçoit l'énergie électrique de la source d'alimentation. Il est généralement connecté à la ligne d'alimentation et fonctionne à une tension plus élevée. Sur les plaques signalétiques et les schémas de câblage des transformateurs, les bornes primaires sont généralement identifiées comme suit H1, H2, H3....

• Côté secondaire (basse tension/sortie): C'est le côté du transformateur qui fournit l'énergie électrique à la charge. La tension de sortie, après conversion par le transformateur, est généralement plus basse. Les bornes secondaires sont généralement étiquetées X1, X2, X3....

Il est essentiel de distinguer correctement les enroulements primaires et secondaires pour garantir un fonctionnement sûr et des connexions correctes. Il faut toujours se référer à la plaque signalétique et au schéma de câblage du transformateur pour l'identifier.

1.4 Câblage monophasé ou triphasé

Les réseaux électriques sont classés en fonction du nombre de phases, ce qui influe sur le câblage des transformateurs :

• Câblage d'un transformateur monophasé: Couramment utilisés dans les environnements résidentiels et les petites entreprises, ces transformateurs ont généralement un enroulement primaire et un enroulement secondaire. Le câblage est relativement simple, impliquant principalement les connexions des lignes d'entrée et de sortie.

• Câblage d'un transformateur triphasé: Largement utilisés dans les installations industrielles et commerciales, ils se composent de trois enroulements primaires et de trois enroulements secondaires. Ils offrent une puissance de sortie plus stable et un meilleur rendement de transmission. Les méthodes de câblage triphasé, telles que Wye (Y) et Delta ($\Delta$), sont plus complexes et nécessitent un niveau d'expertise technique plus élevé.

La compréhension de ces concepts de base est une condition préalable à l'approfondissement du câblage des transformateurs.

Lire la suite：Normes d'efficacité des transformateurs et analyse des pertes : Un guide complet (conforme aux normes IEC et DOE)

2. Guide de câblage de la série

2.1 Qu'est-ce que le câblage en série ?

Câblage de la série consiste à connecter plusieurs enroulements d'un transformateur (ou plusieurs transformateurs indépendants) bout à bout, créant ainsi un seul chemin de courant. Dans cette configuration, le courant circulant dans chaque enroulement est le même, tandis que la tension totale est la somme algébrique des tensions des enroulements individuels.

2.2 Schéma de connexion en série

(Insérer le schéma ici : Illustrer deux ou plusieurs enroulements/transformateurs connectés en série, en étiquetant les bornes d'entrée/sortie H1, H2, X1, X2, etc. et en montrant l'addition de tension).

• Illustration typique: Le H2 d'un enroulement primaire se connecte au X1 d'un enroulement secondaire (ou vice versa), formant une boucle continue. La tension de sortie finale est la somme des tensions aux bornes des deux enroulements.

2.3 Quand utiliser le câblage en série ?

Le câblage en série est principalement utilisé dans les scénarios suivants :

• Renforcement de la tension: Lorsque vous avez besoin d'obtenir une tension de sortie plus élevée à partir d'une tension d'entrée plus faible, vous pouvez y parvenir en connectant des enroulements secondaires en série. Par exemple, en connectant deux enroulements secondaires de 120V en série pour obtenir une sortie de 240V.

• Applications typiques pour les enroulements en série multiples:

  • Alimentations de laboratoire: Applications nécessitant un réglage souple de la tension.

  • Certains équipements de chauffage industriel: Appareils dont le fonctionnement nécessite des tensions élevées spécifiques.

  • Équipement d'essai à haute tension: Utilisé pour générer des tensions élevées spécifiques pour les tests d'isolation ou de résistance diélectrique.

2.4 Précautions de câblage en série

• Courant constant en série, distribution de la tension: S'assurer que tous les enroulements connectés en série ont le même diamètre. même courant nominal. Dans le cas contraire, un courant excessif pourrait endommager l'enroulement de plus faible puissance. La distribution totale de la tension dépend du nombre de tours de chaque enroulement.

• Impact des défauts de la série: Un défaut (tel qu'un circuit ouvert ou un court-circuit) dans l'un des enroulements perturbe ou provoque un fonctionnement anormal de l'ensemble du circuit en série.

• Correspondance des polarités: Lorsque vous effectuez des connexions en série, respectez strictement les polarités des enroulements (généralement indiquées par des points ou des étiquettes de bornes). Le non-respect de cette règle peut entraîner une annulation de la tension au lieu d'une addition, voire un court-circuit.

En savoir plus：Qu'est-ce qu'un transformateur électrique ? Fonction, conception et principe de fonctionnement

3. Guide de câblage en parallèle

3.1 Qu'est-ce que le câblage en parallèle ?

Câblage en parallèle consiste à relier les bornes de plusieurs enroulements d'un transformateur (ou de plusieurs transformateurs indépendants), formant ainsi plusieurs chemins de courant parallèles. Dans cette configuration, la tension aux bornes de chaque enroulement est la même, tandis que le courant total est la somme algébrique des courants des enroulements individuels.

3.2 Schéma de connexion en parallèle

(Insérer le schéma ici : Illustrer deux ou plusieurs enroulements/transformateurs connectés en parallèle, en étiquetant les bornes d'entrée/sortie H1, H2, X1, X2, etc. et en montrant l'addition de courant).

• Illustration typique: Le H1 d'un enroulement primaire se connecte au H1 d'un autre enroulement primaire, et le H2 se connecte au H2. De même, X1 se connecte à X1 et X2 se connecte à X2 pour les enroulements secondaires. Le courant de sortie final est la somme des courants individuels des enroulements, tandis que la tension reste constante.

3.3 Quand utiliser le câblage en parallèle ?

Le câblage en parallèle est principalement utilisé dans les cas suivants :

• Augmenter la capacité actuelle: Lorsqu'un transformateur unique Si un transformateur ou un enroulement ne peut pas fournir le courant total requis par la charge, vous pouvez augmenter la capacité totale de sortie de courant en connectant plusieurs enroulements ou transformateurs en parallèle. Cette méthode est très courante dans les grandes usines ou les bâtiments commerciaux.

• Alimentation stable pour des charges multiples: Un système parallèle peut fournir un courant stable et suffisant pour plusieurs charges tout en améliorant la fiabilité du système. Si une unité parallèle tombe en panne, les autres peuvent continuer à fournir du courant (bien que la capacité diminue).

• Redondance: Dans les applications critiques, les connexions parallèles assurent la redondance. Si l'un des transformateurs doit être entretenu ou présente une défaillance, les autres transformateurs peuvent continuer à fournir de l'énergie, ce qui minimise les temps d'arrêt.

3.4 Précautions pour le câblage en parallèle

• Tension constante, distribution de courant: Tous les enroulements ou transformateurs connectés en parallèle doivent avoir des tensions nominales identiques. Si les tensions ne correspondent pas, il peut en résulter des courants circulants, entraînant une surchauffe du transformateur, une réduction de son efficacité, voire des dommages.

• Prévention des courants de circulation et de la répartition inégale des charges:

  • Adaptation d'impédance: Les transformateurs en parallèle doivent avoir impédances similaires en pourcentage. Une mauvaise adaptation des impédances peut entraîner une répartition inégale du courant de charge, le transformateur ayant une impédance plus faible supportant un courant plus important, ce qui peut entraîner une surcharge.

  • Correspondance des polarités: La polarité de tous les enroulements en parallèle doit être strictement cohérente, sinon un court-circuit se produit.

  • Cohérence de l'angle de phase: Pour les transformateurs triphasés en parallèle, les groupes de vecteurs doivent être compatibles pour assurer la cohérence de l'angle de phase, car l'incompatibilité générera également des courants de circulation importants.

• Connexions sécurisées: Tous les points de connexion parallèles doivent être sûrs et fiables et garantir une faible résistance afin d'éviter toute surchauffe locale.

Plus d'informations :Transformateurs haute tension et basse tension : Différences essentielles et applications réelles

4. Comment lire les schémas de câblage des transformateurs

La maîtrise de l'interprétation des schémas de câblage des transformateurs est la première étape cruciale d'un câblage sûr et correct.

4.1 Symboles et normes communs

Les schémas de câblage sont généralement conformes à des normes internationales ou régionales, telles que les suivantes

• CEI (Commission électrotechnique internationale): Largement utilisé en Europe et dans de nombreux pays du monde.

• IEEE (Institut des ingénieurs électriciens et électroniciens): Couramment utilisé aux États-Unis et en Amérique du Nord.

• ANSI (American National Standards Institute): Également fréquemment utilisé en Amérique du Nord.

Symboles courants :

• Terminaux H (primaires): Habituellement étiquetées H1, H2, H3, etc., elles représentent les bornes de l'enroulement primaire du transformateur.

• Terminaux X (secondaires): Habituellement étiquetées X1, X2, X3, etc., elles représentent les bornes de l'enroulement secondaire du transformateur.

• Symbole de mise à la terre: Symbole composé de trois lignes parallèles, indiquant que l'équipement doit être mis à la terre de manière fiable.

• Représentation de l'enroulement: Souvent représentés sous forme de bobines carrées ou circulaires, parfois avec des points indiquant la polarité de l'enroulement.

• Disjoncteurs/Fusibles: Dispositifs de protection des circuits.

• Interrupteurs, compteurs: Utilisé pour contrôler et surveiller les paramètres électriques.

4.2 Comment identifier les séries et les parallèles dans les diagrammes ?

• Diagrammes de câblage de la série: Sur les schémas, les enroulements en série sont généralement représentés par connexions de bout en boutCela signifie que la borne de sortie d'un enroulement se connecte directement à la borne d'entrée d'un autre enroulement, formant ainsi un chemin continu.

• Diagrammes de câblage en parallèle: Les enroulements parallèles sont généralement illustrés par tous les terminaux de même nom connectés ensemble. Par exemple, toutes les H1 sont connectées et toutes les H2 sont connectées, formant ainsi des chemins parallèles.

4.3 Compréhension des groupes de vecteurs (Dyn11, etc.)

Groupe vectoriel est une désignation spécifique pour les transformateurs triphasés, indiquant le type de transformateur. relation de phase entre les enroulements primaire et secondaire. Par exemple, Dyn11 signifie :

• D (Delta): Les enroulements primaires sont connectés en configuration Delta.

• y (Wye): Les enroulements secondaires sont connectés en configuration Wye.

• n (neutre): Un point neutre est créé à partir des enroulements secondaires connectés à Wye.

• 11: Indique que la tension secondaire est en retard de 330 degrés par rapport à la tension primaire (ou en avance de 30 degrés). Le nombre représente la position de l'aiguille des heures sur une horloge, par exemple 11 heures.

Une bonne compréhension des groupes de vecteurs est essentielle pour le fonctionnement en parallèle des transformateurs triphasés. Seuls les transformateurs dont les groupes de vecteurs sont compatibles peuvent fonctionner en parallèle ; dans le cas contraire, des courants de circulation importants et des dommages aux équipements peuvent survenir.

4.4 Analyse d'un exemple réel

(Insérez ici une capture d'écran partielle d'un schéma de câblage typique d'un transformateur monophasé ou triphasé, et effectuez une analyse étape par étape).

• Étapes de l'analyse:

  1. Identifier les bornes primaires et secondaires: Repérez les étiquettes telles que H1, H2, X1, X2.

  2. Déterminer le type de connexion: D'après le schéma, identifiez s'il s'agit d'une connexion en série ou en parallèle.

  3. Identifier la mise à la terre: Trouvez le symbole de mise à la terre et veillez à ce que la mise à la terre se fasse en toute sécurité.

  4. Comprendre les dispositifs de protection: Identifier les disjoncteurs, les fusibles et autres éléments de protection.

  5. ** (spécifique au triphasé) Vérifier le groupe de vecteurs** : Pour les diagrammes triphasés, repérez la désignation du groupe de vecteurs et comprenez sa signification.

L'analyse d'exemples réels vous aide à faire le lien entre les connaissances théoriques et l'application pratique, ce qui vous permet de gérer plus efficacement divers scénarios de câblage.

5. Outils et sécurité pour le câblage des transformateurs

La sécurité est primordiale dans tout travail électrique. Le câblage des transformateurs implique des tensions et des courants élevés, d'où la nécessité de respecter strictement les protocoles de sécurité.

5.1 Liste de contrôle des outils essentiels

Avant de commencer le câblage, assurez-vous que vous disposez des outils suivants :

• Jeu de tournevis isolés: Veillez à ce que les tournevis soient dotés de poignées isolées électriquement.

• Pince à dénuder: Pour un retrait précis de l'isolation des fils, en évitant d'endommager les conducteurs.

• Outil de sertissage/sertisseuses de terminaux: Pour sertir les cosses en toute sécurité.

• Multimètre (numérique): Pour mesurer la tension, le courant, la résistance et effectuer des tests de continuité.

• Gants isolés: Les équipements de protection individuelle essentiels pour les travaux à haute tension.

• Lunettes de sécurité: Protéger les yeux des arcs électriques ou des débris volants.

• Testeur de tension/détecteur de tension sans contact: Pour vérifier la mise hors tension avant de toucher les fils.

• Clé dynamométrique: Pour s'assurer que les connexions des bornes sont serrées au couple spécifié, afin d'éviter qu'elles ne se desserrent.

• Couteau d'électricien: Pour le dénudage et l'ébarbage auxiliaires.

• Étiqueteuse/Étiquettes: Pour marquer clairement les fils et les bornes, afin d'éviter toute confusion.

5.2 Protocole de sécurité pour le pré-câblage

• Isolation de l'alimentation (verrouillage/étiquetage): Avant de commencer tout travail, il faut toujours couper l'alimentation du transformateur. Placez des étiquettes d'avertissement "Ne pas faire fonctionner", "Danger" ou autres sur l'appareillage de connexion et appliquez des verrous. Il s'agit de l'étape la plus importante pour éviter les accidents dus aux chocs électriques.

• Inspection de l'environnement de travail:

  • S'assurer que la zone de travail est sèche, propre et exempte de matières inflammables ou explosives.

  • Fournir un éclairage adéquat.

  • Veiller à ce qu'il y ait suffisamment d'espace pour le fonctionnement.

  • Évitez de câbler à l'extérieur lorsque les conditions météorologiques sont défavorables (par exemple, en cas d'orage).

• Anti-statique, prévention des fuites: Dans les environnements humides ou spéciaux, pensez à porter des vêtements antistatiques et assurez-vous que tous les équipements et outils de test sont correctement mis à la terre.

• Port de l'équipement de protection individuelle (EPI): Portez toujours des gants isolés, des lunettes de sécurité, des chaussures isolées et des vêtements de travail appropriés.

5.3 Câblage de la sécurité des processus

• Suivre la séquence: Respecter les séquences de câblage standard, en commençant généralement par le fil de terre, puis le fil neutre et enfin les conducteurs de phase.

• Éviter les courts-circuits et les inversions de connexion: Vérifier soigneusement les schémas de câblage et les étiquettes des bornes pour s'assurer que les fils sont correctement raccordés. Évitez les courts-circuits entre les différentes phases ou entre la phase et le neutre/la terre.

• Assurer l'étanchéité des bornes: Tous les boulons et écrous doivent être serrés au couple spécifié par le fabricant afin d'éviter que des connexions lâches n'entraînent une surchauffe ou une défaillance. Utiliser une clé dynamométrique pour la vérification.

• Isolation: Toutes les connexions de conducteurs exposés doivent être correctement isolées à l'aide de ruban électrique, de gaine thermorétractable ou de capuchons isolés.

• Règle des deux personnes: Dans la mesure du possible, une deuxième personne doit être présente lors de l'exécution de travaux électriques à haute tension afin de pouvoir intervenir en cas d'urgence.

5.4 Inspection après câblage

Avant de mettre l'appareil sous tension, procédez à une inspection minutieuse :

• Test de continuité: Utilisez un multimètre pour vérifier la continuité entre tous les points de connexion, en veillant à ce qu'il n'y ait pas de circuits ouverts.

• Mesure de la tension: Après la mise sous tension (avec précaution), utilisez un multimètre pour mesurer les tensions primaire et secondaire afin de confirmer qu'elles correspondent aux attentes.

• Test de résistance d'isolation: Utilisez un mégohmmètre (megger) pour mesurer la résistance d'isolation entre les enroulements, et entre les enroulements et la terre, afin de vous assurer qu'il n'y a pas de court-circuit ou de dommage à l'isolation.

• Double vérification de la mise à la terre: Vérifier à nouveau que toutes les connexions de mise à la terre sont sûres et fiables.

• Inspection visuelle: Inspecter visuellement toutes les connexions pour s'assurer qu'elles sont nettes, sûres et qu'aucun conducteur n'est exposé.

6. Guide de câblage du transformateur étape par étape

Voici un guide général, étape par étape, pour le câblage des transformateurs. Veuillez noter que les procédures spécifiques peuvent varier en fonction du type de transformateur et des instructions du fabricant. Consultez toujours le manuel d'installation spécifique de votre transformateur avant de commencer tout travail.

6.1 Étape 1 : Identification du terminal

• Se référer à la plaque signalétique et au schéma de câblage: Tout d'abord, lisez attentivement la plaque signalétique du transformateur et le schéma de câblage qui l'accompagne pour comprendre les désignations des bornes primaires (H1, H2, etc.) et secondaires (X1, X2, etc.), les tensions nominales, la capacité en kVA et d'autres informations.

• Distinguer la polarité: Utilisez les points marqués près des bornes ou les instructions du fabricant pour déterminer la polarité de l'enroulement, qui est cruciale pour les connexions en série et en parallèle.

• Nettoyer les terminaux: Veillez à ce que toutes les bornes soient propres et exemptes d'oxydation pour assurer un bon contact.

6.2 Étape 2 : Processus de câblage en série

(S'applique à la connexion en série des enroulements internes d'un transformateur unique ou de plusieurs transformateurs en série)

1. Déterminer l'objectif de la connexion: Par exemple, connecter deux enroulements secondaires de 120V en série pour obtenir une sortie de 240V.

2. Connecter le point médian: Connecter une borne de sortie du premier enroulement (par exemple, X2) à la borne d'entrée du second enroulement (par exemple, X1).

3. Acheminer les connexions externes: La borne d'entrée restante du premier enroulement (par exemple, X1) et la borne de sortie restante du deuxième enroulement (par exemple, X2) sont les bornes de sortie totales.

4. Sécuriser et isoler: Utiliser des connecteurs appropriés pour sécuriser tous les points de connexion et assurer une isolation complète.

6.3 Étape 3 : Processus de câblage en parallèle

(S'applique à la mise en parallèle des enroulements internes d'un transformateur unique ou de plusieurs transformateurs en parallèle)

1. Vérifier la tension et la polarité: S'assurer que tous les enroulements ou transformateurs à mettre en parallèle ont la même tension nominale, la même polarité (pour les monophasés), des groupes de vecteurs compatibles (pour les triphasés) et une impédance adaptée.

2. Connecter les terminaux de même nom (une extrémité): Connecter toutes les bornes d'entrée de même nom des enroulements parallèles (par exemple, toutes les X1) pour former un point d'entrée commun.

3. Connecter les bornes du même nom (autre extrémité): Connecter toutes les autres bornes de sortie du même nom des enroulements parallèles (par exemple, toutes les X2) pour former un point de sortie commun.

4. Acheminer les connexions externes: Faites sortir les lignes d'entrée et de sortie totales de ces points de connexion communs.

5. Sécuriser et isoler: Assurez-vous que toutes les connexions sont sûres et fiables, et procédez à une isolation complète.

6.4 Étape 4 : Mise à la terre du transformateur

La mise à la terre est un aspect essentiel de la sécurité électrique !

1. Identifier la borne de mise à la terre: Le boîtier du transformateur est généralement doté d'une cosse ou d'un symbole de mise à la terre.

2. Choisir le conducteur de mise à la terre approprié: La taille du conducteur de mise à la terre doit être conforme aux codes électriques locaux (par exemple, NEC) et est généralement liée à la taille des conducteurs de phase.

3. Connecter le fil de mise à la terre: Raccorder solidement le fil de mise à la terre à la borne de mise à la terre du transformateur et à l'électrode principale de mise à la terre ou au système de mise à la terre du bâtiment.

4. Vérifier la résistance de la mise à la terre: Si les conditions le permettent, utilisez un testeur de résistance de terre professionnel pour mesurer la résistance de la mise à la terre et vous assurer qu'elle est conforme aux exigences du code.

6.5 Étape 5 : Essais finaux

Une fois le câblage terminé, ne mettez pas immédiatement l'appareil sous tension. Comme décrit dans la section Section 5.4, procéder à un examen approfondi les essais de continuité, les mesures de tension et les essais de résistance d'isolementLe système doit être mis sous tension, et toutes les connexions doivent faire l'objet d'une inspection visuelle. Ce n'est que lorsque tous les résultats des tests sont conformes aux attentes et qu'il n'y a pas de risques pour la sécurité qu'il faut procéder à la mise sous tension.

7. Configurations courantes du câblage des transformateurs

Les transformateurs triphasés présentent plusieurs configurations de câblage courantes, chacune présentant des avantages, des inconvénients et des scénarios d'application uniques.

7.1 Aperçu des configurations de câblage

Les principales méthodes de câblage triphasé sont les suivantes :

• Connexion en étoile (Wye/Y): Il comporte un point neutre, capable d'alimenter des charges monophasées et triphasées.

• Delta ($\Delta$) Connexion: Pas de point neutre, principalement utilisé pour les charges triphasées.

• Delta ouvert: Utilise deux transformateurs monophasés pour fournir une alimentation triphasée.

• Zig-Zag: Souvent utilisé pour la mise à la terre des transformateurs afin de fournir un point neutre.

7.2 Connexion en étoile (Wye)

• Caractéristiques: Une extrémité de chacun des enroulements triphasés est connectée ensemble pour former un point neutre commun (point étoile), les autres extrémités servant de sortie triphasée.

• Avantages:

  • Peut fournir des sorties de tension monophasées et triphasées (par exemple, système 208Y/120V).

  • Le point neutre peut être mis à la terre, ce qui permet de limiter les surtensions et d'améliorer la sécurité du système.

  • Le fil neutre peut équilibrer les courants lorsque les charges triphasées sont déséquilibrées.

• Inconvénients: Tension d'enroulement plus faible, nécessitant des conducteurs de plus grande taille pour une même puissance nominale.

• Applications typiques: Résidentiel, bâtiments commerciaux et distribution industrielle, en particulier lorsqu'il y a de nombreuses charges monophasées.

7.3 Connexion Delta

• Caractéristiques: Les enroulements triphasés sont connectés bout à bout pour former une boucle triangulaire fermée, sans point neutre.

• Avantages:

  • Peut continuer à fonctionner dans une configuration Open Delta, fournissant une alimentation triphasée partielle, même en cas de défaillance d'un enroulement.

  • Tension d'enroulement plus élevée, ce qui permet de réduire la taille des conducteurs.

  • Fournit un chemin interne pour les courants harmoniques de troisième ordre.

• Inconvénients: Ne peut pas fournir directement une tension monophasée ; des charges déséquilibrées peuvent conduire à des tensions de phase déséquilibrées.

• Applications typiques: Dans l'industrie, par exemple pour l'entraînement de gros moteurs triphasés, ou comme connexion du côté primaire pour les systèmes de distribution.

7.4 Connexions ouvertes en delta et en zig-zag

• Delta ouvert:

  • Caractéristiques: Il s'agit de deux transformateurs monophasés qui fournissent un courant triphasé.

  • Avantages: Moins coûteux, il convient à l'alimentation triphasée dans les applications à faible charge ; il peut continuer à fournir de l'électricité en cas de défaillance d'un transformateur.

  • Inconvénients: La capacité n'est que d'environ 57,7% d'une connexion Delta complète à trois transformateurs ; peut entraîner des tensions de phase déséquilibrées.

  • Applications typiques: Petites usines, alimentation électrique temporaire ou systèmes de secours.

• Zig-Zag:

  • Caractéristiques: Chaque enroulement est divisé en deux parties et interconnecté avec une partie de l'enroulement d'une phase adjacente.

  • Avantages: Principalement utilisé comme transformateur de mise à la terre pour fournir un point neutre artificiel aux systèmes Delta qui en sont dépourvus, facilitant ainsi la protection de la mise à la terre ; supprime efficacement les harmoniques de troisième ordre.

  • Inconvénients: Structure plus complexe, coût plus élevé.

  • Applications typiques: La mise à la terre est un point de référence dans les réseaux électriques dépourvus de ligne neutre, utilisé pour éliminer la tension de séquence zéro.

7.5 Choisir la bonne configuration

Le choix de la configuration appropriée du câblage du transformateur nécessite la prise en compte de plusieurs facteurs :

• Scénarios d'application:

  • Applications industrielles: Préfèrent souvent Delta-Delta ou Delta-Wye pour répondre aux demandes de charges triphasées de forte puissance.

  • Applications commerciales: Wye-Wye ou Delta-Wye sont courants pour alimenter simultanément des charges triphasées et monophasées (par exemple, éclairage, prises de courant).

  • Applications résidentielles: Généralement des transformateurs monophasés, ou des branches monophasées d'un système triphasé Wye.

• Type de charge: La charge est-elle purement triphasée, purement monophasée ou un mélange des deux ?

• Exigences en matière de mise à la terre: Le système nécessite-t-il un point neutre pour la mise à la terre ?

• Questions harmoniques: Le système présente-t-il une distorsion harmonique importante ?

• L'économie: Différences de coût et d'efficacité entre les configurations.

• Fiabilité et redondance: La capacité à gérer une seule panne de transformateur est-elle requise ?

En évaluant ces facteurs, vous pouvez choisir la configuration de câblage du transformateur la mieux adaptée à vos besoins spécifiques.

8. Dépannage du câblage du transformateur

Même avec le plus grand soin, des erreurs peuvent se produire lors du câblage, ou les transformateurs peuvent présenter un comportement anormal. Il est essentiel de maîtriser les techniques de dépannage.

8.1 Erreurs de câblage courantes

• Polarité inversée: En particulier lors de la connexion d'enroulements en série ou en parallèle, une polarité inversée peut entraîner une annulation de la tension, des courts-circuits ou des courants de circulation importants.

• Connexions incorrectes des bornes: Connexion entre le primaire et le secondaire, ou connexion incorrecte de lignes de phases différentes.

• Mise à la terre insuffisante ou manquante: Les enveloppes des équipements sous tension ou les dispositifs de protection ne fonctionnent pas correctement.

• Mauvais calibrage des fils: Ce qui entraîne une surchauffe du conducteur, voire une brûlure.

• Connexions desserrées: Résistance de contact excessive, entraînant un échauffement ou un arc électrique aux points de connexion.

• Groupes vectoriels de transformateurs triphasés mal appariés: Conduisant à des courants de circulation importants en cas de fonctionnement en parallèle.

8.2 Inadéquation de la tension et du courant

• Tension de sortie trop élevée/basse:

  • Causes: Tension d'entrée anormale, mauvais rapport des tours du transformateur, sous/surcharge, connexions incorrectes des enroulements (par exemple, mauvaise addition de tension dans les enroulements en série).

  • Dépannage: Mesurer la tension d'entrée ; vérifier si la plaque signalétique du transformateur correspond au câblage réel ; examiner les conditions de charge.

• Courant de sortie anormal (trop élevé/faible):

  • Causes: Court-circuit/circuit ouvert de la charge, capacité insuffisante du transformateur, répartition inégale de la charge dans les transformateurs en parallèle, défaut d'enroulement interne.

  • Dépannage: Mesurer le courant de charge ; vérifier l'adaptation de l'impédance du transformateur parallèle ; vérifier la normalité des enroulements du transformateur.

8.3 Court-circuit / Circuit ouvert

• Court-circuit:

  • Symptômes: Les dispositifs de protection (disjoncteurs, fusibles) se déclenchent, le transformateur émet un bruit anormal ou de la fumée, surchauffe importante.

  • Causes: Erreurs de câblage (courts-circuits phase-phase, phase-terre), dommages de l'isolation du bobinage, court-circuit de la charge.

  • Dépannage: Mettez immédiatement l'appareil hors tension ! Utilisez un multimètre pour vérifier la résistance entre les phases, et entre les phases et la terre, afin de localiser les chemins à faible résistance.

• Circuit ouvert:

  • Symptômes: Pas de sortie de tension, ou absence partielle de tension de phase.

  • Causes: Connexions desserrées, fils cassés, enroulements ouverts, dispositifs de protection déclenchés.

  • Dépannage: Utilisez un multimètre pour effectuer des tests de continuité, en vérifiant la continuité de chaque segment de fil et de chaque enroulement.

8.4 Problèmes de surchauffe et de bruit

• Surchauffe:

  • Causes: Surcharge (capacité insuffisante du transformateur), mauvaise ventilation, enroulements court-circuités (partiels ou entre spires), faible niveau d'huile (type rempli d'huile), courants harmoniques excessifs, courants de circulation dans les transformateurs en parallèle.

  • Dépannage: Vérifier le courant de charge ; nettoyer les ouvertures de ventilation ; effectuer des tests d'isolation ; mesurer le niveau d'huile ; vérifier la teneur en harmoniques.

• Bruit anormal de bourdonnement:

  • Causes: Tôles de noyau lâches, effet de magnétostriction, vibration des enroulements, surtension, courants harmoniques, courants circulants dans les transformateurs en parallèle.

  • Dépannage: Vérifier les boulons de serrage du noyau ; mesurer la tension d'entrée ; analyser les formes d'onde du courant.

8.5 Comment résoudre les problèmes de câblage

1. La sécurité avant tout: Couper immédiatement l'alimentation électrique et appliquer les procédures de verrouillage/étiquetage.

2. Recueillir des informations: Enregistrer les symptômes de la panne, le moment où elle s'est produite et les conditions de fonctionnement de l'équipement concerné.

3. Inspection visuelle: Vérifiez qu'il n'y a pas de traces de brûlures, de connexions desserrées ou d'isolation endommagée.

4. Vérifier le schéma de câblage: Comparez le câblage réel avec le schéma, en vérifiant chaque connexion.

5. Essais d'instruments:

   • État hors tension: Effectuer des tests de résistance et de continuité pour détecter les circuits courts ou ouverts.

   • État énergisé (avec prudence): Mesurer la tension et le courant et les comparer aux valeurs nominales.

6. Analyser et diagnostiquer: Sur la base des résultats des tests et des symptômes de défaillance, déterminer les causes possibles.

7. Réparation des outils: Réparer selon le diagnostic, par exemple en resserrant les connexions, en remplaçant les composants endommagés ou en corrigeant les erreurs de câblage.

8. Nouveau test: Après la réparation, effectuer à nouveau des essais de sécurité complets (par exemple, essai d'isolation, essai de tension/courant) pour s'assurer que le défaut a été éliminé.

9. Scénarios de câblage spécial des transformateurs

Au-delà des connexions standard, les transformateurs ont des méthodes de câblage spécifiques pour des applications particulières.

9.1 Câblage du transformateur abaisseur (480V vers 208V, 240V, 120V)

• Objectif: Réduire la tension supérieure du réseau à la tension inférieure requise par l'équipement.

• Applications typiques:

  • Inverseur de marche industriel: Réduction de l'alimentation triphasée de 480 V d'une usine à 208Y/120 V pour l'éclairage, les prises de courant et les équipements plus petits.

  • Commercial Step-Down: Réduction des 480V ou 277V d'un bâtiment commercial en 120V/240V pour l'alimentation générale.

• Considérations sur le câblage: Utilise généralement des connexions Delta-Wye ou Wye-Wye, en choisissant si une ligne neutre est nécessaire en fonction du type de charge.

9.2 Câblage du transformateur élévateur (208V à 480V, 220V à 440V)

• Objectif: Pour augmenter une tension de source inférieure à une tension supérieure requise par l'équipement.

• Applications typiques:

  • Démarrage de grands moteurs: Certains gros moteurs peuvent nécessiter une tension de démarrage plus élevée.

  • Transmission à longue distance (interne): Au sein d'une usine, la tension peut être augmentée dans des zones locales afin de réduire les pertes en ligne.

  • Augmentation de la sortie du générateur: L'augmentation de la tension de sortie inférieure d'un générateur avant la connexion au réseau.

• Considérations sur le câblage: L'inverse de l'abaisseur de tension, mais les protocoles de sécurité et les exigences en matière de polarité sont tout aussi importants.

9.3 Câblage du transformateur d'isolement

• Objectif: Il s'agit d'une isolation électrique qui sépare physiquement la charge de la source d'alimentation afin de supprimer le bruit, de réduire les harmoniques et d'améliorer la sécurité des personnes. Il n'y a pas de connexion électrique directe entre les enroulements primaire et secondaire.

• Caractéristiques: Le rapport des tours primaires et secondaires est souvent de 1:1, mais il existe également des types de tours élévateurs ou abaisseurs.

• Considérations sur le câblage: Doit respecter strictement ses propriétés d'isolation, en veillant à ce que le côté secondaire soit entièrement flottant ou mis à la terre, selon le cas.

• Applications typiques: Équipements médicaux, instruments sensibles, systèmes audio, centres de données.

9.4 Câblage des autotransformateurs

• Objectif: Transformer la tension en partageant une partie de l'enroulement, ce qui permet de réduire l'encombrement, le coût et l'efficacité par rapport aux transformateurs d'isolement.

• Caractéristiques: Il y a une connexion électrique directe entre les enroulements primaire et secondaire.

• Considérations sur le câblage: Ne peut être utilisé dans des applications nécessitant une isolation en raison de la connexion électrique directe ; la capacité de charge de l'enroulement partagé doit être soigneusement calculée.

• Applications typiques: Démarrage des moteurs, régulateurs de tension, côté basse tension des systèmes de transmission à longue distance.

9.5 Câblage des transformateurs des systèmes solaires et renouvelables

• Objectif: Augmenter la tension des onduleurs photovoltaïques ou des éoliennes (généralement à basse tension) jusqu'à la tension du réseau pour l'interconnexion.

• Considérations sur le câblage: Nécessite la prise en compte de la conversion du courant continu en courant alternatif et des caractéristiques de sortie de l'onduleur (par exemple, les harmoniques).

• Applications typiques: Grandes centrales solaires, parcs éoliens pour connexion au réseau.

9.6 Câblage du transformateur de charge des véhicules électriques

• Objectif: Fournir une tension et un courant appropriés pour les stations de recharge des VE, ce qui nécessite souvent une réduction de la tension ou une isolation du réseau.

• Considérations sur le câblage: Doit répondre à des exigences de charge à courant élevé, impliquant éventuellement une conversion triphasée à monophasée ou des sorties CC spécifiques.

• Applications typiques: Bornes de recharge publiques, installations de recharge commerciales et résidentielles.

10. Foire aux questions (FAQ)

Voici quelques-unes des questions les plus courantes sur le câblage des transformateurs :

10.1 Que signifie XFMR ?

XFMR est l'abréviation de TransformateurIl est couramment utilisé dans les dessins et la littérature relatifs à l'ingénierie électrique.

10.2 Comment câbler un transformateur monophasé 240V/120V ?

Ce type de transformateur comporte généralement un enroulement primaire de 240 V et deux enroulements secondaires de 120 V (avec une prise centrale).

• Pour les charges de 240V: Branchez l'alimentation électrique de 240 V sur le côté primaire. Les deux bornes extérieures du côté secondaire fourniront 240V.

• Pour les charges de 120V: Branchez l'alimentation électrique de 240 V sur le côté primaire. La prise centrale du côté secondaire fait office de neutre, fournissant 120 V entre la prise centrale et l'une ou l'autre des bornes extérieures.

• Pour 120V et 240V: Branchez l'alimentation électrique de 240 V sur le côté primaire. Les deux bornes secondaires extérieures fournissent 240 V, tandis que l'une ou l'autre des bornes extérieures et la prise centrale fournissent 120 V.

10.3 À quoi ressemble un transformateur ?

Les transformateurs sont généralement constitués d'un noyau magnétique et enroulements (bobines) enroulés autour du noyau. Selon le type, ils peuvent être rempli d'huile (avec radiateurs et réservoir à mazout) ou de type sec (généralement avec un boîtier métallique et des ouvertures de ventilation). Les tailles vont de la taille d'une paume de main à celle d'un petit bâtiment.

10.4 Quel est le côté primaire ?

Le Primaire est le côté connecté à la source d'alimentation (entrée) et fonctionne généralement à une tension plus élevée. Le Secondaire est le côté connecté à la charge (sortie) et fonctionne généralement à une tension inférieure (pour les transformateurs abaisseurs) ou supérieure (pour les transformateurs élévateurs).

10.5 Comment câbler en toute sécurité un transformateur abaisseur ?

1. Mettre hors tension: Coupez et verrouillez toutes les sources d'énergie pertinentes.

2. Identifier les terminaux: Distinguer les bornes primaires haute tension (H) et secondaires basse tension (X).

3. Sol: Tout d'abord, il faut relier le boîtier du transformateur à un système de mise à la terre fiable.

4. Connecter le primaire: Connecter les lignes d'alimentation aux bornes de l'enroulement primaire.

5. Connecter le secondaire: Connecter les lignes de charge aux bornes de l'enroulement secondaire.

6. Isoler et sécuriser: Veillez à ce que toutes les connexions soient sûres et bien isolées.

7. Test: Effectuer des tests d'isolation et de continuité avant la mise sous tension.

10.6 Comment câbler un transformateur élévateur ?

Les étapes sont similaires à celles d'un transformateur abaisseur de tensionLe transformateur est une sorte d'unité de commande, mais le côté primaire se connecte à la source de tension inférieure, et le côté secondaire se connecte à l'équipement nécessitant une tension plus élevée. Assurez-vous toujours que la tension nominale et la capacité du transformateur correspondent à votre application.

10.7 Un transformateur doit-il être mis à la terre ?

Absolument oui. L'enceinte du transformateur doit être mise à la terre de manière fiable afin de fournir un chemin sûr, empêchant l'enceinte d'être mise sous tension en cas de défaut d'isolation, protégeant ainsi le personnel et l'équipement. Certains enroulements (comme le point neutre d'une connexion Wye) peuvent également nécessiter une mise à la terre.

10.8 Quelle est la différence entre le câblage d'un isolateur et celui d'un autotransformateur ?

• Transformateur d'isolation: Il n'y a pas de connexion électrique directe entre les enroulements primaire et secondaire ; l'énergie est transférée par couplage magnétique. Il fournit une isolation électrique complète, utilisée pour la sécurité et la suppression du bruit.

• Autotransformateur: Les enroulements primaire et secondaire partagent une partie de la bobine, ce qui signifie qu'il y a une connexion électrique directe entre eux. Ils sont plus petits et plus efficaces, mais ne peuvent pas assurer l'isolation.

En savoir plus：Explication des valeurs nominales de base des transformateurs (kVA, tension, fréquence et impédance) pour les acheteurs et les ingénieurs

11. Conclusion

Le câblage des transformateurs est une tâche électrique précise et méticuleuse qui exige un respect strict des règles de sécurité. Ce guide vous fournit des connaissances complètes, des concepts fondamentaux aux applications avancées et au dépannage, afin d'aider les ingénieurs électriciens, les techniciens et tous les professionnels concernés à effectuer les tâches de câblage des transformateurs de manière plus sûre et plus efficace.

Résumé : Câblage sûr, choix éclairé, pratique normalisée

• La sécurité est essentielle: Toujours donner la priorité à la sécurité des personnes et des équipements, en respectant strictement les procédures de verrouillage et d'étiquetage et les directives relatives à l'utilisation des équipements de protection individuelle.

• Un choix éclairé: Sélectionner scientifiquement le type de transformateur, la capacité et la configuration de câblage appropriés en fonction des besoins spécifiques de l'application.

• Pratique standardisée: Respecter strictement les instructions du fabricant et les normes industrielles en matière de câblage, afin de garantir la sécurité et la fiabilité de chaque connexion.

En savoir plus：Principaux composants d'un transformateur de puissance : Noyau, enroulements et isolation

Dernières normes industrielles 

Veuillez noter que les normes de l'industrie électrique (telles que NEC, IEC, IEEE, etc.) sont régulièrement mises à jour. En tant que professionnel dans le domaine de l'électricité, la formation continue et l'information sur les normes les plus récentes est de votre responsabilité. Nous vous recommandons de consulter régulièrement les mises à jour publiées par les organisations concernées afin de vous assurer que vos opérations sont toujours conformes aux meilleures pratiques de l'industrie et aux réglementations légales.

Nous espérons que ce guide constituera une référence précieuse pour vos travaux de câblage de transformateurs. Si vous avez des questions ou si vous avez besoin d'une aide supplémentaire, n'hésitez pas à laisser un commentaire ou à consulter des articles techniques plus professionnels.