Quelles sont les méthodes de refroidissement des transformateurs ?

Méthodes de refroidissement des transformateurs : une explication détaillée

Les transformateurs, composants essentiels des systèmes électriques, génèrent de la chaleur pendant leur fonctionnement. Pour garantir un fonctionnement efficace et sûr, diverses méthodes de refroidissement sont utilisées pour dissiper cette chaleur. Le choix de la méthode de refroidissement dépend de facteurs tels que la taille du transformateur, sa puissance nominale et l'application spécifique.

Méthodes de refroidissement courantes et leurs processus

1. Refroidissement naturel par air (AN) :

• Processus : La chaleur du transformateur est dissipée par convection naturelle de l'air. La surface extérieure du transformateur et tous les radiateurs qui y sont attachés sont exposés à l'air ambiant. Pendant le fonctionnement du transformateur, la chaleur du noyau et des enroulements est transférée au réservoir et aux radiateurs, qui la dissipent ensuite dans l'air ambiant.

• Avantages : Simple, économique et fiable.

• Limitations : Capacité de refroidissement limitée, sensible aux variations de température ambiante.

2. Refroidissement par air forcé (AF) :

• Processus : Les ventilateurs sont utilisés pour forcer l'air frais sur la surface du transformateur, augmentant ainsi le taux de transfert de chaleur. Cela améliore la capacité de refroidissement par rapport au refroidissement naturel par air.

• Avantages : Capacité de refroidissement améliorée, peut supporter des charges plus élevées.

• Limites : Nécessite des équipements supplémentaires (ventilateurs), niveaux de bruit accrus.

1. Auto-refroidi immergé dans l’huile (ONAN) :

• Processus : Le transformateur est immergé dans de l’huile, qui agit à la fois comme agent isolant et comme agent de refroidissement. La chaleur générée par le transformateur est transférée à l'huile. L’huile circule alors naturellement dans le réservoir, transférant la chaleur aux parois du réservoir, qui la dissipent dans l’air ambiant.

• Avantages : Bonne isolation, rigidité diélectrique élevée et dissipation thermique efficace.

• Limites :  nécessite un entretien régulier de l'huile, risque de fuite d'huile.

2. Refroidissement à air forcé immergé dans l'huile (ONAF) :

• Processus : Cette méthode combine les avantages de l’immersion dans l’huile et du refroidissement par air forcé. Les ventilateurs sont utilisés pour forcer l'air sur le réservoir du transformateur, augmentant ainsi le taux de transfert de chaleur de l'huile vers l'air.

• Avantages : Capacité de refroidissement améliorée par rapport à ONAN, peut gérer des charges plus élevées.

• Limites : Nécessite des équipements supplémentaires (ventilateurs), niveaux de bruit accrus.

3. Circulation d'huile forcée refroidie par air (OFAF) :

• Processus : L'huile est pompée à travers le transformateur et un refroidisseur d'huile externe. Des ventilateurs sont utilisés pour refroidir l’huile dans le refroidisseur, qui est ensuite renvoyée dans le transformateur.

• Avantages : Capacité de refroidissement élevée, adaptée aux gros transformateurs.

• Limites : Nécessite des équipements plus complexes (pompes, refroidisseurs d'huile, ventilateurs).

4. Circulation d'huile forcée refroidie à l'eau (OFWF) :

• Processus : similaire à l'OFAF, mais de l'eau est utilisée à la place de l'air pour refroidir l'huile dans le refroidisseur externe.

• Avantages : Très grande capacité de refroidissement, adaptée aux transformateurs de très grande taille.

• Limites : Nécessite une source d’eau, risque de contamination de l’eau.

Facteurs affectant le choix de la méthode de refroidissement

• Taille et puissance nominale du transformateur : les transformateurs plus gros nécessitent généralement des méthodes de refroidissement plus sophistiquées.

• Température ambiante : des températures ambiantes élevées peuvent nécessiter un refroidissement plus efficace.

• Conditions de charge : des surcharges fréquentes peuvent nécessiter une méthode de refroidissement avec une capacité de surcharge plus élevée.

• Lieu d'installation : Les installations intérieures ou extérieures peuvent influencer le choix de la méthode de refroidissement.

Considérations supplémentaires

• Transformateurs de type sec : ces transformateurs n'utilisent pas d'huile et peuvent utiliser diverses méthodes de refroidissement telles que le refroidissement par air soufflé ou l'imprégnation sous pression sous vide.

• Méthodes de refroidissement spéciales : pour des applications spécifiques, d'autres méthodes de refroidissement telles que le refroidissement direct par eau ou le refroidissement à l'hélium peuvent être utilisées.

Conditions correspondantes du transformateur pendant le refroidissement :

• Capacité de charge :  charge maximale qu'un transformateur peut supporter dans des conditions spécifiées.

• Dissipation thermique :  processus d'élimination de la chaleur d'un système.

• Milieu isolant :  Matériau utilisé pour prévenir les pannes électriques.