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Transformateur à alliage amorphe offrant une solution qui réduit considérablement les pertes magnétiques

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Transformateur à alliage amorphe

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Le transformateur à alliage amorphe (AAT) est un transformateur à haut rendement énergétique qui utilise un noyau en métal amorphe à la place de l'acier au silicium à grains orientés classique. L'alliage amorphe présente une structure atomique non cristalline, ce qui réduit considérablement les pertes magnétiques, rendant ces transformateurs idéaux pour les réseaux de distribution où ils restent sous tension en permanence.

Caractéristiques principales
·Matériau du noyau : alliage métallique amorphe (verre métallique à base de fer)
·Classe de tension : jusqu'à 36 kV (tensions plus élevées disponibles pour des applications spéciales)
·Puissance nominale : 25–5 000 kVA (plage de distribution typique)
·Fréquence : 50 Hz ou 60 Hz
·Phases : monophasé ou triphasé
·Mode de refroidissement : ONAN (à huile) ou AN/AF (à sec)
·Rendement : généralement 98,5 à 99,7 %
·Durée de vie : 25 à 40 ans

Avantages
·Très faibles pertes à vide (du noyau), ce qui réduit la consommation d’énergie.
·Rendement global amélioré, en particulier dans les réseaux peu chargés.
·Températures de fonctionnement plus basses, ce qui peut contribuer à prolonger la durée de vie de l’isolation.
·Réduction des émissions de carbone grâce à des pertes électriques moindres.
·Coûts d’exploitation et de maintenance réduits sur toute la durée de vie du transformateur.
·Adapté à un fonctionnement continu dans les réseaux de distribution des services publics.

Applications typiques
·Réseaux de distribution des services publics
·Distribution d’électricité résidentielle
·Pôles d’activités commerciales
·Installations industrielles
·Projets d’énergie renouvelable
·Installations de réseaux intelligents
·Électrification rurale

Tensions nominales courantes
Tensions primaires :
·6,6 kV
·10 kV
·11 kV
·12 kV
·22 kV
·24 kV
·33 kV
Tensions secondaires :
·400/230 V
·415/240 V
·480/277 V
·208/120 V

Puissances nominales standard
Les puissances typiques sont les suivantes :
·25 kVA
·50 kVA
·100 kVA
·160 kVA
·200 kVA
·250 kVA
·315 kVA
·400 kVA
·500 kVA
·630 kVA
·800 kVA
·1 000 kVA
·1 250 kVA
·1 600 kVA
·2 000 kVA
·2 500 kVA
·3 150 kVA
·5 000 kVA

Composants principaux
·Noyau en alliage amorphe
·Enroulement haute tension
·Enroulement basse tension
·Cuve du transformateur
·Isolation à l'huile ou de type sec
·Ailettes de refroidissement ou radiateurs
·Traversées haute et basse tension
·Changeur de prises
·Dispositif de décharge de pression
·Indicateur de niveau d’huile (modèles à huile)
·Indicateurs de température
·Bornes de mise à la terre

Performances typiques
·Réduction des pertes à vide : 60 à 80 % par rapport aux noyaux en acier au silicium
·Pertes en charge : comparables à celles des transformateurs conventionnels
·Niveau sonore : souvent légèrement plus élevé, sauf optimisation par la conception
·Rendement à faible charge : excellent
·Maintenance : similaire à celle des transformateurs conventionnels à huile ou de type sec

Essais de routine
Les fabricants effectuent généralement :
·Mesure de la résistance des enroulements
·Essai du rapport de transformation (TTR)
·Résistance d’isolement (IR)
·Pertes à vide et courant d’excitation
·Mesure des pertes en charge et de l’impédance
·Essai de tenue à la tension appliquée
·Essai de surtension induite
·Essai de rigidité diélectrique de l’huile (unités à huile)
·Essai d’étanchéité
·Essais fonctionnels des accessoires

Normes applicables
·CEI 60076 – Transformateurs de puissance
·Série IEEE C57.12 – Transformateurs de distribution
·CEI 60296 – Huiles isolantes minérales (appareils à huile)
·Spécifications nationales applicables des réseaux de distribution pour les transformateurs à noyau amorphe

Avantages et considérations

Avantages :
·Pertes à vide considérablement réduites
·Coûts énergétiques réduits sur toute la durée de vie
·Réduction des émissions de gaz à effet de serre
·Haute fiabilité
·Particulièrement adaptés aux transformateurs de distribution fonctionnant en continu

Considérations :
·Coût d’achat plus élevé que celui des transformateurs conventionnels
·Le matériau du noyau est plus fragile, ce qui nécessite des techniques de fabrication spécialisées
·Des dimensions et un poids légèrement supérieurs peuvent être nécessaires pour une puissance nominale identique

Les transformateurs à alliage amorphe sont de plus en plus adoptés par les compagnies d’électricité et les utilisateurs industriels pour lesquels la réduction des pertes d’énergie sur plusieurs décennies de fonctionnement l’emporte sur le prix d’achat initial plus élevé. Ils sont particulièrement intéressants pour les réseaux de distribution présentant de longues périodes de mise sous tension et une charge moyenne relativement faible, où la réduction des pertes à vide offre le plus grand avantage économique.