Essais à vide et en court-circuit du transformateur : Objectifs et procédures

Ces deux essais (sans charge / en charge) déterminent les paramètres du circuit équivalent d'un transformateur : pertes fer, impédance magnétisante, pertes cuivre, impédance de fuite.

Essai à vide (Sans charge)

Objectif : Mesurer les pertes fer (P_fer = hystérésis + courants de Foucault) et la branche magnétisante (R_c, X_m).

• Montage : Enroulement BT alimenté à tension nominale (ou 10 % pour sécurité gros transformateurs). Enroulement HT ouvert.
• Mesures : V₁, I₀, P₀ (wattmètre).
• Calculs :
  • P_fer = P₀ (pertes cuivre BT négligeables à I₀ ≈ 2–5 % IN).
  • FP₀ = P₀ / (V₁I₀)
  • I_c = I₀ cos φ₀ (composante pertes fer)
  • I_m = I₀ sin φ₀ (composante magnétisante)
  • R_c = V₁ / I_c, X_m = V₁ / I_m

Essai en court-circuit (Impédance)

Objectif : Mesurer les pertes cuivre au courant nominal et l'impédance de fuite équivalente (R_eq, X_eq) rapportée d'un côté.

• Montage : Enroulement HT alimenté à basse tension (2–10 % nominale) pour faire circuler courant nominal. Enroulement BT court-circuité (shunt ampèremètre).
• Mesures : V_cc, I_cc (= I_nom), P_cc.
• Calculs :
  • P_cu,NC = P_cc (pertes fer négligeables à faible flux).
  • Z_eq = V_cc / I_cc
  • R_eq = P_cc / I_cc²
  • X_eq = √(Z_eq² − R_eq²)
  • %Z = (V_cc / V_nom) × 100

Pourquoi c'est important

• Rendement : η = Puissance utile / (Puissance utile + P_fer + P_cu) à toute charge.
• Régulation de tension : %Reg = (I_NC/V_nom)(R_eq cos φ + X_eq sin φ) × 100.
• Coordination protections : %Z détermine courant défaut pour calibrage disjoncteurs.
• Parallélisme : Transformateurs nécessitent %Z et rapport R/X appariés pour partage charge.

Normes

IEEE C57.12.90 / IEC 60076-1 définissent procédures, tolérances et correction température (référence 75°C ou 85°C).