Transformateur élévateur : Augmenter tension pour transfert puissance efficace

Fonction fondamentale

Un transformateur élévateur augmente tension AC du primaire au secondaire tout en diminuant courant proportionnellement (en négligeant pertes), selon ratio tours :

V_S / V_P = N_S / N_P = I_P / I_S = a

où a > 1 pour élévateur.

Construction

• Noyau : Acier silicieux feuilleté (faibles pertes) ; type enveloppe ou noyau.
• Enroulement primaire : Moins spires, section plus grande (gère courant plus fort).
• Enroulement secondaire : Plus spires, fil plus fin (courant plus faible).
• Isolation : Renforcée entre couches et vers terre pour secondaire haute tension.
• Refroidissement : ONAN, ONAF, OFAF (huile) ou AN, AF (sec).

Pourquoi élever tension ?

• Efficacité transport : P_pertes = I²R. Doubler tension divise courant par 2 → ¼ pertes I²R. Permet réseaux cross-country.
• Besoins équipements : Tubes rayons X, précipitateurs électrostatiques, charge condensateurs, photomultiplicateurs, implanteurs ions.
• Interconnexion réseaux : Postes convertisseurs HVDC élèvent à ±500–1100 kV.

Contraintes clés

• Puissance conservée : P_sortie ≈ P_entrée – pertes (rendement 98–99,7 %).
• AC seulement : Transformateurs ne marchent pas avec DC.
• Régulation : Tension chute sous charge dû réactance fuite (typ. 2–5 %).
• Coordination isolation : NII (Niveau d'isolement impulsionnel) doit tenir surtensions foudre/manœuvre.

Exemple

Générateur 13,8 kV → Élévateur 13,8/345 kV → Ligne 345 kV. Ratio tours 1:25. Courant générateur 4 200 A → Courant ligne 168 A pour même 100 MVA.

Transformateurs élévateurs sont la passerelle entre production et la colonne vertébrale haute tension du réseau.