Comment garder votre transformateur au frais : Une plongée en profondeur dans les méthodes de refroidissement des transformateurs

Je travaille dans le domaine de l'électricité depuis de nombreuses années. Une chose que j'ai apprise, c'est que la chaleur est un gros problème pour un transformateur. Ces machines étonnantes qui alimentent notre monde produisent beaucoup de chaleur lorsqu'elles fonctionnent. Si cette chaleur n'est pas traitée correctement, elle peut causer de gros problèmes. Ces problèmes peuvent aller d'un mauvais fonctionnement à une panne complète. C'est pourquoi il est si important de comprendre les méthodes de refroidissement des transformateurs. Dans cet article, je vais vous présenter les différentes façons de refroidir ces machines qui travaillent dur, afin qu'elles fonctionnent correctement. Nous examinerons des méthodes simples, comme l'utilisation de l'air pour refroidir les choses. Nous examinerons également des méthodes plus difficiles qui utilisent de l'huile et de l'eau. À la fin de votre lecture, vous comprendrez pourquoi un bon système de refroidissement permet à un transformateur de durer longtemps et de bien fonctionner.

Pourquoi le refroidissement est-il si important pour un transformateur ?

Commençons par les faits. Un transformateur a pour fonction de déplacer l'électricité d'un endroit à un autre. Ce processus n'est pas parfait. Une partie de l'électricité se transforme en chaleur. Cette chaleur est produite dans le noyau et les enroulements du transformateur. Si cette chaleur n'est pas évacuée, la température du transformateur augmente. Cela peut causer beaucoup de dégâts. Les températures élevées peuvent endommager les revêtements spéciaux à l'intérieur du transformateur. Cela peut provoquer des courts-circuits ou même une panne complète.

Vous pouvez l'assimiler au moteur de votre voiture. Il produit beaucoup de chaleur. Si le système de refroidissement cesse de fonctionner, le moteur deviendra trop chaud et sera endommagé. Il en va de même pour un transformateur. Un bon système de refroidissement est très important. Il permet au transformateur de fonctionner à une température sûre. Cela lui assure une longue durée de vie et un fonctionnement sans problème. Un système de refroidissement a une fonction principale. Il a pour fonction d'évacuer la chaleur du transformateur. Il déplace la chaleur dans l'air ou l'eau qui l'entoure.

Quels sont les principaux types de transformateurs et leurs besoins en refroidissement ?

Nous pouvons classer les transformateurs en deux groupes principaux : les transformateurs à sec et les transformateurs à bain d'huile. Vous pouvez deviner ce que cela signifie d'après les noms. La grande différence réside dans le mode de refroidissement. Les transformateurs à sec sont refroidis par l'air. Les transformateurs à bain d'huile utilisent une huile spéciale. Le choix du type de transformateur dépend de plusieurs facteurs. Il s'agit du niveau de puissance, de la fonction et de l'emplacement.

Les transformateurs à sec sont souvent utilisés à l'intérieur. On les trouve dans des endroits tels que les immeubles de bureaux et les hôpitaux. Ils sont considérés comme plus sûrs car ils ne contiennent pas d'huile susceptible de s'enflammer. Les transformateurs à bain d'huile sont très courants. On les trouve dans les centrales électriques extérieures et pour les travaux nécessitant beaucoup d'énergie. En effet, l'huile est un meilleur agent de refroidissement que l'air. Chaque type de transformateur possède son propre ensemble de méthodes de refroidissement, que nous verrons plus loin.

Comment les transformateurs à sec restent-ils froids ?

Les transformateurs à sec sont refroidis à l'air. Le moyen le plus simple est Air naturel (AN) refroidissement. Avec cette méthode, l'air entourant le transformateur se déplace autour de ses enroulements et de son noyau. Ce phénomène, appelé convection naturelle, se produit de lui-même. Lorsque le transformateur chauffe, l'air qui l'entoure se réchauffe, monte et est remplacé par de l'air plus frais provenant du bas. Ce mouvement naturel de l'air permet d'évacuer la chaleur. Cette méthode est peu coûteuse et fonctionne bien pour les petits transformateurs qui ne produisent pas une grande quantité de chaleur.

Pour les transformateurs de type sec plus importants, le refroidissement par air naturel peut ne pas suffire. C'est dans ce cas que le Air pulsé (AF) Le refroidissement par air est utilisé. Cette méthode utilise des ventilateurs ou des souffleries pour pousser de l'air sur le noyau et les enroulements du transformateur. Cela permet d'évacuer la chaleur beaucoup plus rapidement. Cette circulation forcée de l'air permet au transformateur de supporter une plus grande puissance sans devenir trop chaud. Parfois, un transformateur utilise les deux méthodes de refroidissement. C'est ce qu'on appelle l'AN/AF. Les ventilateurs ne commencent à fonctionner que lorsque la température atteint un certain niveau.

Quelle est la méthode de refroidissement ONAN pour les transformateurs immergés dans l'huile ?

Nous allons maintenant parler des transformateurs à bain d'huile. La méthode de refroidissement la plus simple pour ces transformateurs est la suivante Pétrole Naturel Air Naturel (ONAN). Dans un transformateur ONAN, le noyau et les enroulements sont placés dans un réservoir rempli d'huile de transformateur. Cette huile a deux fonctions. Elle empêche l'électricité d'aller là où elle ne devrait pas aller. Elle aide également à refroidir le transformateur. Lorsque le transformateur fonctionne, la chaleur des enroulements et du noyau passe dans l'huile.

L'huile chaude étant plus légère, elle se déplace vers le haut de la cuve du transformateur. Lorsqu'elle refroidit, elle devient plus lourde et retombe au fond. L'huile se déplace alors d'elle-même. Nous appelons ce processus la convection naturelle. La chaleur se déplace alors de la cuve du transformateur vers l'air extérieur. Pour améliorer le refroidissement, la cuve est souvent fabriquée avec une surface extérieure plus grande. Pour ce faire, on ajoute des tubes de refroidissement ou des radiateurs. La méthode ONAN est simple, fonctionne bien et est très utilisée pour les transformateurs de petite et moyenne taille.

Quand l'air forcé est-il nécessaire ? Comprendre la méthode ONAF

Pour les transformateurs plus importants qui produisent plus de chaleur, la méthode de refroidissement ONAN peut ne pas suffire. Dans ces situations, nous devons aider un peu le processus de refroidissement. C'est à ce moment-là que nous utilisons le Huile Naturelle Air Forcé (ONAF) méthode. Le système ONAF est semblable au système ONAN, mais avec une aide supplémentaire. L'huile se déplace toujours à l'intérieur du transformateur par convection. Mais des ventilateurs sont ajoutés à l'extérieur du transformateur, généralement près des radiateurs.

Ces ventilateurs soufflent de l'air sur l'extérieur de la cuve du transformateur et des radiateurs. Cela permet d'évacuer la chaleur beaucoup plus rapidement. Ce mouvement forcé de l'air permet de mieux refroidir l'huile. Cela permet au transformateur de faire face à des travaux plus importants. Les ventilateurs sont généralement contrôlés par un outil qui vérifie la température. Ils ne se mettent en marche que lorsque l'huile devient trop chaude, ce qui permet d'économiser de l'énergie. La méthode ONAF est souvent utilisée et constitue un bon choix de refroidissement pour les transformateurs de puissance de taille moyenne à grande.

Que se passe-t-il lorsque l'on force à la fois l'huile et l'air ? La méthode OFAF

Lorsqu'il s'agit de transformateurs très puissants, même la méthode ONAF peut ne pas être suffisante pour maintenir la température à un niveau acceptable. Pour ces gros transformateurs, nous avons besoin d'un moyen plus puissant pour les refroidir. C'est là qu'intervient la méthode Huile Air Forcé (OFAF) est utilisée. Dans ce système, nous n'attendons pas que l'huile se déplace d'elle-même. Une pompe spéciale est utilisée pour faire circuler l'huile dans le transformateur et son système de refroidissement.

Ce mouvement forcé de l'huile permet de s'assurer que la chaleur s'éloigne du noyau et des enroulements très rapidement et d'une bonne manière. En plus du mouvement forcé de l'huile, des ventilateurs sont utilisés pour souffler de l'air sur les radiateurs. C'est la même chose que dans la méthode ONAF. L'utilisation de l'huile forcée et de l'air forcé permet d'obtenir un très bon système de refroidissement. Il peut supporter la grande quantité de chaleur dégagée par les très gros transformateurs.

Peut-on utiliser de l'eau pour refroidir un transformateur ?

Oui, dans certaines situations, l'eau est utilisée comme liquide de refroidissement pour les transformateurs. C'est souvent le cas dans les endroits où l'eau est facile à obtenir, comme dans les centrales électriques qui utilisent de l'eau pour produire de l'électricité. Cette méthode est appelée Huile Forcée Eau Forcée (OFWF). Dans ce système, l'huile chaude du transformateur est pompée à travers un échangeur de chaleur.

À l'intérieur de l'échangeur de chaleur, la chaleur passe de l'huile chaude à l'eau froide. Cette eau circule dans un autre ensemble de tuyaux. C'est un très bon moyen de refroidir les choses, car l'eau peut absorber beaucoup plus de chaleur que l'air. Le système de refroidissement OFWF est généralement utilisé pour les très gros transformateurs. Pour ces transformateurs, le refroidissement par air ne serait pas suffisant ou ne fonctionnerait pas assez bien.

Comment les radiateurs et les échangeurs de chaleur contribuent-ils au refroidissement ?

Les radiateurs et les échangeurs de chaleur sont des éléments très importants du système de refroidissement des transformateurs à bain d'huile. La principale fonction d'un radiateur est d'augmenter l'espace extérieur pour permettre à la chaleur de se déplacer de l'huile du transformateur vers l'air ambiant. Pensez au radiateur de votre voiture. Un radiateur de transformateur fonctionne de la même manière. L'huile chaude du transformateur traverse le radiateur. Le radiateur est constitué de nombreuses ailettes ou panneaux. Cette grande surface extérieure permet à la chaleur de s'échapper plus rapidement.

Un échangeur de chaleur est un outil qui transfère la chaleur d'un liquide à un autre. Les liquides ne se touchent pas. Dans un système de refroidissement OFWF, l'échangeur de chaleur déplace la chaleur de l'huile de transformateur chaude vers l'eau froide. Les radiateurs et les échangeurs de chaleur ont tous deux un rôle important à jouer. Ils veillent à ce que le système de refroidissement du transformateur puisse se débarrasser de la chaleur produite pendant son fonctionnement.

Qu'est-ce qu'une classe de refroidissement de transformateur et pourquoi est-ce important ?

Pour faciliter la compréhension de toutes les méthodes de refroidissement, un système de classes de refroidissement est utilisé. Ces classes sont représentées par un code à quatre lettres. Ce code indique ce qui est utilisé pour le refroidissement et comment il se déplace, tant pour les systèmes de refroidissement intérieurs qu'extérieurs. Voici un tableau qui explique la signification des lettres :

Par exemple, ONAN moyens Oil Natural Air Natural. ONAF moyens Oil Natural Air Fouced. Il est important de comprendre ces classes de refroidissement. Cela vaut pour toute personne qui participe à la planification, à l'utilisation ou à la réparation des transformateurs. Cela permet de s'assurer que le bon système de refroidissement est choisi pour le travail.

Quelle méthode de refroidissement convient à quel transformateur ?

Le choix de la bonne méthode de refroidissement dépend de plusieurs facteurs. Il s'agit de la taille et de la puissance du transformateur, de son utilisation, de la température de l'air qui l'entoure et de son coût. Voici un guide simple :

• Transformateurs à sec :
  • AN (Air Natural) : Bon pour les petits transformateurs. Ils doivent être placés dans des lieux intérieurs propres avec beaucoup d'air frais.
  • AF (Air Forced) : Utilisé pour les transformateurs à sec de plus grande taille. Également utilisé dans les endroits où la température de l'air est plus élevée afin d'augmenter la puissance de refroidissement.
• Transformateurs immergés dans l'huile :
  • ONAN (Oil Natural Air Natural) : Une méthode courante et peu coûteuse pour les transformateurs de petite et moyenne taille.
  • ONAF (Oil Natural Air Forced) : Utilisé pour les transformateurs de puissance de taille moyenne à grande qui nécessitent un refroidissement supplémentaire.
  • OFAF (Oil Forced Air Forced) : Utilisé pour les transformateurs de très haute puissance. Ceux-ci ont besoin d'huile forcée et d'air forcé pour bien se refroidir.
  • OFWF (Oil Forced Water Forced) : Une très bonne méthode utilisée pour les très grands transformateurs. Elle est souvent utilisée dans les centrales électriques où il y a beaucoup d'eau.

En résumé

Garder un transformateur au frais n'est pas seulement une bonne idée. C'est très important pour son fonctionnement, sa sécurité et sa durée de vie. Il existe de nombreuses méthodes de refroidissement. Elles vont du simple mouvement d'air naturel d'un transformateur de type sec aux puissants systèmes d'huile et d'eau forcés des grands transformateurs de puissance. Chaque méthode a été conçue pour un type de travail différent. En comprenant ces méthodes, nous pouvons nous assurer que ces éléments importants de notre système électrique continuent à bien fonctionner pendant de nombreuses années.

Voici ce qu'il faut retenir :

• La chaleur est un problème majeur pour les transformateurs. Elle peut endommager les revêtements spéciaux et provoquer des pannes.
• Les transformateurs sont classés en deux groupes principaux : les transformateurs secs (refroidis par air) et les transformateurs à bain d'huile.
• Les transformateurs de type sec utilisent l'air naturel (AN) ou l'air forcé (AF) pour se refroidir.
• Les transformateurs à bain d'huile utilisent des méthodes telles que ONAN, ONAF, OFAF et OFWF.
• Les radiateurs et les échangeurs de chaleur sont très importants pour évacuer la chaleur dans les transformateurs à bain d'huile.
• Le choix de la méthode de refroidissement dépend de la taille, de la puissance et de la fonction du transformateur.