Test dos-à-dos de transformateur : Mesurer le rendement sans charge complète
Objectif
Le test dos-à-dos (test de Sumpner) détermine le rendement, la régulation de tension et l'échauffement de gros transformateurs sans brancher de banc de charge externe. Il nécessite deux transformateurs identiques.
Configuration du circuit de test
- Primaires en parallèle : Connectés sur la tension nominale d'alimentation (V₁). Les deux primaires voient la tension nominale → flux nominal dans le noyau → pertes fer (Pfer) se produisent naturellement.
- Secondaires en série opposition : Enroulements secondaires connectés en série mais avec polarités opposées (début-début ou fin-fin). Une source auxiliaire basse tension (V₂) est injectée dans cette boucle.
Résultat : L'alimentation principale ne fournit que le courant de vide (courant d'excitation). La source auxiliaire fait circuler le courant nominal de charge dans les enroulements secondaires (et courant réfléchi au primaire) → pertes cuivre (Pcu) à pleine charge sont générées sans fournir de puissance à une charge externe.
Mesures et calculs
| Grandeur | Mesurée sur | Instrument |
|---|---|---|
| V₁ (Tension primaire nominale) | Alimentation principale | Voltmètre |
| I₀ (Courant à vide) | Ligne alimentation principale | Ampèremètre |
| W₀ (Pertes fer) | Alimentation principale | Wattmètre (FP bas) |
| V₂ (Tension injectée) | Alimentation auxiliaire | Voltmètre |
| I₂ (Courant nominal charge) | Boucle secondaire | Ampèremètre |
| W₂ (Pertes cuivre) | Alimentation auxiliaire | Wattmètre |
Pertes totales : Ptotal = W₀ + W₂
Rendement (η) à tout chargement x (par unité) :
η = (x × kVA × cosφ) / (x × kVA × cosφ + W₀ + x²W₂) × 100%
Régulation de tension : Calculée à partir des paramètres de circuit équivalent (Req, Xeq) dérivés de W₂ et V₂/I₂.
Avantages
- Pas de banc de charge massif nécessaire (critique pour unités >10 MVA).
- Puissance prélevée sur le réseau = seulement les pertes (quelques % de la puissance nominale) → coût de test faible.
- Test d'échauffement simultané possible (fonctionnement pendant des heures jusqu'à l'équilibre thermique).
Limites
- Exige deux transformateurs identiques (même kVA, tension, impédance, groupe de connexion).
- Ne teste pas la rigidité diélectrique (test hi-pot séparé nécessaire).
- L'alimentation auxiliaire doit supporter le courant nominal à basse tension (souvent variac + transformateur).
C'est le test d'acceptation usine standard pour les gros transformateurs de puissance selon CEI 60076 / IEEE C57.12.90.