Qu'est-ce que le rapport de transformation ？

Le rapport de transformation d'un transformateur fait référence au rapport de tension entre l'enroulement haute tension (HT) et l'enroulement basse tension (BT). Spécifiquement, il représente le rapport de la tension nominale du côté primaire (généralement désigné comme le côté haute tension ou d'entrée) à la tension nominale du côté secondaire (généralement identifié comme le côté basse tension ou de sortie).

Mathématiquement, le rapport de transformation (K) d'un transformateur peut être exprimé comme :

K = Tension nominale du côté haute tension / Tension nominale du côté basse tension

Comment calculer le rapport de transformation d'un transformateur ?

Il existe plusieurs méthodes de calcul pour le rapport de transformation des transformateurs :

1. Calcul du rapport des spires via le nombre de spires des bobines primaire et secondaire :

Formule : Rapport de transformation = Nombre de spires de la bobine primaire ÷ Nombre de spires de la bobine secondaire

Exemple : Si un transformateur a 1 000 spires dans sa bobine primaire et 2 000 spires dans sa bobine secondaire, le rapport de transformation est de 1:2.

2. Calcul du rapport de transformation via les tensions d'entrée et de sortie :

Formule : Rapport de tension = Tension primaire ÷ Tension secondaire

Exemple : Si un transformateur a une tension primaire de 220 V et une tension secondaire de 110 V, le rapport de tension est de 2:1.

3. Calcul du rapport de transformation via la puissance nominale du transformateur :

Formule : Rapport de transformation = racine carrée (puissance nominale du transformateur × tension d'entrée) ÷ tension de sortie

Exemple : Si un transformateur a une puissance nominale de 1 000 VA, une tension d'entrée de 220 V et une tension de sortie de 110 V, le rapport de transformation est de 2:1.

4. Relation entre le rapport des spires et le rapport de tension

La force électromotrice (FEM) induite dans l'enroulement primaire (côté entrée) et l'enroulement secondaire (côté sortie) d'un transformateur est directement proportionnelle au nombre de spires dans chaque enroulement. Par conséquent, le rapport de la tension d'entrée du côté primaire à la tension de sortie du côté secondaire est égal au rapport des spires.

L'impact du rapport de transformation sur le système électrique

1. Stabilité de tension

Les changements du rapport de transformation affectent directement la stabilité de tension des systèmes électriques. Plus précisément, un rapport de transformation accru entraîne une augmentation de tension, tandis qu'un rapport réduit provoque une chute de tension. Dans les opérations pratiques, l'amplitude de variation du rapport de transformation doit être régulée avec précision pour garantir que la stabilité de tension du système reste dans des limites acceptables.

2. Capacité de transfert de puissance

Les ajustements du rapport de transformation influencent également la capacité de transfert de puissance du système. Un rapport de transformation réduit diminue le courant nominal du transformateur, ce qui peut réduire la capacité de charge. Simultanément, la puissance réactive dans le système est affectée par les modifications du rapport. Par conséquent, les impacts sur la capacité de transfert de puissance doivent être soigneusement évalués lors des ajustements du rapport.

3. Risques de sécurité

Les transformateurs dans les systèmes électriques utilisent généralement des noyaux laminés pour la construction des enroulements. Modifier le rapport de transformation nécessite de réajuster le flux magnétique total du noyau. Une exécution technique inappropriée peut induire une surflux du noyau, créant des risques de sécurité tels qu'une défaillance d'isolation ou une surchauffe des équipements.

4. Impacts sur les scénarios opérationnels spéciaux

Dans des scénarios spécifiques (par exemple, les tests et la maintenance du système électrique pendant la construction), il peut être nécessaire de modifier le rapport de transformation pour optimiser les performances du système. Cependant, de tels changements exigent une évaluation rigoureuse de leurs effets sur la stabilité globale du système électrique et la sécurité opérationnelle.

Le rapport de transformation doit être sélectionné conformément aux niveaux de tension du réseau, aux modèles de variation de charge et aux exigences de fonctionnement économique. En tant que paramètre critique dans la conception, l'exploitation et la protection des systèmes électriques, la configuration rationnelle du rapport du transformateur impacte directement la stabilité de la tension, l'optimisation de l'efficacité énergétique et la sécurité des équipements. Les ajustements du rapport de transformation nécessitent une considération globale de la topologie du réseau, des caractéristiques de charge et des contraintes de dispatch économique pour atténuer les risques potentiels tels que les courants de circulation et l'effondrement de tension.