La planification des réseaux électriques
La tension de court-circuit (UccU_{cc}Ucc) est une caractéristique essentielle des transformateurs, souvent utilisée dans les études électriques pour dimensionner les équipements et garantir la sécurité des installations. Dans cet article, nous explorerons en détail ce concept, son importance, ses implications et ses applications.
1. Qu’est-ce que la Tension de Court-Circuit ?
La tension de court-circuit (UccU_{cc}Ucc) représente la tension réduite qu’il faut appliquer au primaire d’un transformateur pour faire circuler le courant nominal dans le secondaire lorsque ce dernier est en court-circuit. Elle est exprimée en pourcentage de la tension nominale :
Où :
- Vcc est la tension appliquée au primaire durant l’essai.
- Vn est la tension nominale du transformateur.
2. Mesure de la Tension de Court-Circuit
La tension de court-circuit est déterminée lors d’un test normalisé en laboratoire. Voici les étapes du test :
- Le primaire du transformateur est alimenté par une tension variable.
- Le secondaire est court-circuité.
- On augmente progressivement la tension au primaire jusqu’à atteindre le courant nominal dans les enroulements secondaires.
- La tension mesurée au primaire correspond à Vcc, ou tension de court-circuit.
Ce test est réalisé à puissance réduite, ce qui évite de surchauffer le transformateur.
3. Signification et Importance
La tension de court-circuit a plusieurs implications sur le fonctionnement et la conception des transformateurs :
a) Impédance du transformateur
La tension de court-circuit est directement liée à l’impédance du transformateur (Zt). Une Ucc faible indique une impédance faible, ce qui signifie :
- Une chute de tension réduite sous charge.
- Des courants de court-circuit plus élevés en cas de défaut.
b) Régulation de tension
La UccU_{cc}Ucc influence la régulation du transformateur, c’est-à-dire la variation de tension entre une charge pleine et une charge nulle. Une valeur élevée de UccU_{cc}Ucc entraîne une régulation plus importante.
c) Courants de court-circuit
Un transformateur avec une faible UccU_{cc}Ucc permettra de délivrer un courant de court-circuit plus élevé. Bien que cela soit bénéfique pour maintenir la stabilité de tension en cas de surcharges temporaires, cela peut poser des défis pour le dimensionnement des disjoncteurs et fusibles.
4. Valeurs Typiques de la Tension de Court-Circuit
Les valeurs de Ucc varient en fonction de la taille et du type du transformateur :
- Transformateurs de distribution : 4% à 6%.
- Transformateurs de puissance : 10% à 20%.
- Transformateurs spéciaux (industriels ou ferroviaires) : jusqu’à 25%.
Une valeur plus élevée de Ucc est souvent utilisée pour limiter les courants de court-circuit dans les réseaux haute tension.
5. Applications Pratiques
a) Dimensionnement des équipements de protection
La UccU_{cc}Ucc est utilisée pour calculer les courants de court-circuit dans un réseau. Ces calculs permettent de dimensionner les disjoncteurs, fusibles et relais de protection.
b) Étude des défauts dans les réseaux
Dans une étude de court-circuit, Ucc aide à simuler le comportement du réseau en cas de défauts électriques, comme un court-circuit entre phases ou entre phase et terre.
c) Conception et régulation des réseaux électriques
Une Ucc optimisée est choisie pour trouver un équilibre entre les pertes énergétiques, les coûts des équipements et la stabilité du réseau.
6. Exemple de Calcul
Considérons un transformateur avec les caractéristiques suivantes :
- Tension nominale Vn : 20 kV.
- Courant nominal au secondaire : 100 A.
- Tension mesurée en court-circuit Vcc : 1 kV.
La tension de court-circuit est donnée par :
Ce transformateur présente donc une impédance suffisante pour limiter les courants de court-circuit tout en assurant une chute de tension modérée sous charge.
7. Conclusion
La tension de court-circuit est un paramètre crucial pour comprendre le comportement d’un transformateur et garantir un fonctionnement sûr et efficace du réseau électrique. Que ce soit pour dimensionner des protections, évaluer les pertes ou assurer la stabilité du réseau, cette donnée joue un rôle fondamental.
Pour les ingénieurs électriciens, maîtriser la Ucc permet de concevoir des systèmes fiables et durables, adaptés aux besoins spécifiques des réseaux.