Lors de la conception de transformateurs de puissance de grande capacité, une décision clé est de savoir s'il faut utiliser un noyau triphasé à trois branches ou un noyau triphasé à cinq branches. Cette décision est cruciale pour les ingénieurs concepteurs de transformateurs et doit être soigneusement prise en compte lors de l'optimisation.
Facteurs influençant le choix de la conception de base
Exigences du client: Dans certains pays, les clients peuvent spécifier explicitement la nécessité d'une structure de noyau à trois branches triphasée lors de la sélection d'un transformateur. Cette exigence est souvent clairement indiquée dans les spécifications techniques. Cependant, cette exigence peut être implicitement exprimée dans certains cas, et les ingénieurs de conception doivent identifier ces subtilités. Si un transformateur est conçu avec un noyau de cinq-branche contre la préférence du client pour un noyau de trois-branche, le produit peut faire face au rejet et au retour.
Restrictions de hauteur de transport: De nombreux pays et régions ont des restrictions spécifiques sur la hauteur de transport des transformateurs. L'avantage principal d'une structure triphasée de noyau de cinq-branche est qu'elle peut réduire la taille de transport du transformateur, assurant la livraison sans heurt et épargnant potentiellement une quantité significative de frais de transport. Il y a eu des cas où les fabricants de transformateurs lors de la conception de transformateurs de puissance de grande capacité, n'ont pas tenu compte des contraintes de transport et ont opté pour une structure de noyau à trois branches. Cela a finalement eu pour conséquence que le transformateur était trop gros pour être transporté, ce qui nécessitait des modifications coûteuses et entraînait des pertes économiques importantes.
Considérations sur les coûts: S'il n'y a pas d'exigences spécifiques du client et aucune restriction de hauteur de transport, le choix de la structure centrale est principalement basé sur des considérations de coût de fabrication global. En règle générale, les noyaux triphasés à trois branches sont plus économiques que les noyaux à cinq branches. Ils sont avantageux pour réduire la consommation de matières premières, réduire l'intensité du travail des travailleurs et raccourcir le temps de fabrication.
Différences dans l'impédance de séquence zéro
Quand les clients préfèrent un transformateur triphasé de trois-membre ou de cinq-membre, il est souvent dû aux considérations de l'impédance de zéro-séquence. L'ampleur de l'impédance de séquence nulle d'un transformateur influence le courant de court-circuit de séquence zéro, qui est naturellement lié aux paramètres de protection du relais du client.
Dans unTransformateur triphasé de trois-membres, Le flux magnétique de séquence zéro doit former une boucle à travers le noyau et le réservoir, qui présente une réluctance magnétique élevée, ce qui entraîne un flux de séquence zéro plus petit et par conséquent une impédance de séquence zéro plus petite, typiquement environ 90% de l'impédance de séquence positive. En revanche, un transformateur triphasé à cinq branches permet au flux magnétique de séquence zéro de former une boucle à travers les culasses latérales, ce qui entraîne un flux de séquence zéro plus important et une impédance de séquence zéro plus élevée, généralement environ 99% de l'impédance de séquence positive.
Différences dans les coûts de conception
Dans des circonstances normales, tous les autres paramètres techniques étant égaux, un transformateur à noyau triphasé à trois branches est plus rentable qu'un transformateur à noyau à cinq branches (bien qu'il existe des exceptions qui nécessitent une analyse spécifique). Comparée à un noyau à trois branches, une structure à cinq branches nécessite plus de tôles d'acier au silicium, ce qui entraîne des pertes à vide plus élevées. Par conséquent, pour maintenir le même niveau de perte à vide, un transformateur à noyau à cinq branches entraînerait des coûts supplémentaires, généralement obtenus en réduisant la densité de flux magnétique ou en diminuant le diamètre du noyau. L'une ou l'autre approche réduirait la tension de tour, augmentant la quantité de cuivre exigée pour les enroulements.
En résumé, la décision entre une structure de base triphasée à trois branches et à cinq branches dépend des exigences du client, des contraintes de transport, des considérations d'impédance à séquence nulle et de la rentabilité globale.