Mise sous tension d'un transformateur!!!

[chminds]

Bonjour à tous,

je me permet de vous poser une question en ce qui concerne les transfos. En fait je me demande pour quoi lors de la mise sous tension d'un transformateur (quand la tension est à Vmax), il se produit un appel de courant plus grand que celui nominal?
Théoriquement,il n'y a pas de pointe à la mise sous tension d'un circuit RL (voir pièce jointe) et le courant instantané a cette équation :

i(t) = A exp (-t/tau)) + B sin (w*t + phi + alpha)

avec A = I crête * sin( phi+ alpha) et B = I crête

D'apres l'équation, le courant d'appel peut pas dépasser le courant max nominal.

Je vous remercie.
-----

[invite01caa1a5]

Bonsoir,
Si ta charge est uniquement résistive et inductive, y a pas de pb de sur-intensité au démarrage.

Là où il peut y avoir des pb est si tu cherches à obtenir en aval du transfo une tension régulée et quasi-continue grâce à un pont à diode et à un condensateur, qui au démarrage et donc initialement déchargé court-circuite le circuit secondaire du transfo, d'où des pbs éventuels de surintensité à la mise sous tension .

A plus,
Renardhino

[chminds]

Bonjour et merci pour ta réponse,

Tout à fait raison, tandis que dans mon cas je suppose qu'on parle là des transfos de puissance du réseau électrique par exemple, si non aussi pourrait-il arriver pour des transfos de faible puissance à la mise sous tension à vide. En fait, j'ai lu quelque part que tout dépend du moment de la mise tension (quand V passe par 0) on risque d'avoir un surcourant mais sans éxplications concrêtes et j'ai pas compris comment ça peut y arriver!!

Merci

[vincent66]

Bonjour
Le cauchemar des gérants de réseaux électriques c'est qu'en cas de coupure de courant lorsque celui-ci est rétabli, tous les appareils branchés qui intègrent un moteur provoquent un pic d'intensité quand ces moteurs se remettent à tourner.
Un frigo ne vas jamais claquer le fusible d'entrée de l'appartement quand on le branche, mais des milliers qui se remettent en marche simultanément peuvent faire lâcher le disjoncteur de protection du réseau... il a souvent fallu des heures pour rétablir le réseau car les techniciens devaient faire du porte-à-porte dans toute la région pour demander aux gens de débrancher leurs appareils..!
Amitiés !
Vincent

[A voir en vidéo sur Futura]

[chminds]

Bonjour
Le cauchemar des gérants de réseaux électriques c'est qu'en cas de coupure de courant lorsque celui-ci est rétabli, tous les appareils branchés qui intègrent un moteur provoquent un pic d'intensité quand ces moteurs se remettent à tourner.
Un frigo ne vas jamais claquer le fusible d'entrée de l'appartement quand on le branche, mais des milliers qui se remettent en marche simultanément peuvent faire lâcher le disjoncteur de protection du réseau... il a souvent fallu des heures pour rétablir le réseau car les techniciens devaient faire du porte-à-porte dans toute la région pour demander aux gens de débrancher leurs appareils..!
Amitiés !
Vincent

Bonjour Vincent,

Là tu parle plutôt du courant de demarrage dû à la charge totale que constituent les circuits branchés au réseau lors d'un rétablissement d'électricité.Exemple d'un moteur, au démarage le courant d'appel peut varier entre 4 et 10 In mais c'est juste à cause du couple résistant que présente le moteur à l'arêt!
Mais là moi je pose ma question sur la mise sous tension d'un transfo de puissance ou non, supposant à vide, produisant un pic du courant peut aller à 30 In suivant le moment de la mise sous tension(parametre alpha! indiqué dans l'équation en haut.

Amicalement

[Jack]

Quelle est est la charge sur le transfo?

Quelles sont les conditions de calcul du simulateur au démarrage?

A+

[chminds]

Quelle est est la charge sur le transfo?

Quelles sont les conditions de calcul du simulateur au démarrage?

A+

Bonjour Kack et merci pour ta participation,

Pour le circuit RL, les calculs théoriques du courant transitoire m'ont conduit à l'équation citée deja précédement.

Bon pour la simulation du transfo, j'ai mis le secondaire à vide donc on peut dire, il n'ya pas de charge. Pour la sinusoide d'entrée (311Vmax, 50 Hz). Quand (au moment de mise sous tension) on applique une tension d'entée V=+ ou - Vmax, il n'y a pas de pointe, mais quand on demarre avec une tension qui passe par zéro, le courant transitoire est plus grand que le nominal.

Merci

[jiherve]

Bonsoir,
Tu ne tiens pas compte du courant de magnétisation.
http://kudelsko.free.fr/articles/transformateurs2.htm
JR

[invite01caa1a5]

Hello,

Je me répète mais l'appel de courant risque d'être dommageable pour le transfo ou peut-être les diodes, du pont à diodes, si à la mise sous tension du transfo, la tension est max au primaire et qu'il y a un gros condensateur au secondaire .

Sans condensateur au secondaire et avec une charge en partie inductive , y a aucun risque !!

J'espère que tu seras rassuré par ces qq lignes ...

Bonne soirée

[YBaCuO]

Bonsoir,

La modélisation en circuit RL pour évaluer la composante apériodique du courant lors de la mise sous tension n'est pas très pertinente. En effet si ton transformateur alimente une charge de puissance a priori inférieur à la puissance du transformateur alors en valeur réduite la résistance de la charge est supérieur à 100% tandis que la réactance du transformateur peut être considéré à environ 5% ce qui nous fait un rapport R/X élevé supérieur à 20.
Avec un tel rapport la composante apériodique sera très faible.
En revanche si tu considères un court-circuit immédiatement en aval du transformateur alors le rapport R/X diminue à des valeurs inférieurs à 0,3. La composante apériodique tendra alors vers la valeur maximale engendrant des courants crêtes transitoires près de deux fois le courant crête permanent.
Pour cette raison je trouve l'utilisation de ton modèle plus pertinent pour le calcul des courants de court-cicuit transitoire.

En revanche lors de la mise sous tension des transformateurs, il apparait bien un courant d'enclenchement élevé pouvant atteindre en courant crête plus d'une dizaine de fois le courant crête nominal. Ceci n'a rien avoir avec le modèle RL au dessus mais est dû à la saturation du noyau magnétique qui diminue fortement la réactance de magnétisation.

[Tropique]

En fonctionnement normal, l'excursion magnétique vue par le noyau va de -B/2 à + B/2: c'est de l'alternatif. Il suffit donc de dimensionner le nombre de spires du primaire pour arriver au nombre de volts*secondes correspondant.
C'est ce qui est fait en utilisant la formule n=Va/4*B*F*s (en carré, en AC, le 4 devient 4.44).
Cela correspond au fait, que pendant l'alternance positive, les premiers 90° servent à décharger dans la source l'énergie, accumulée pendant l'alternance négative (comportement d'une charge réactive). Ensuite le courant s'inverse, et prend la polarité "normale", positive, et c'est à partir de ce moment que le "compteur" V*s est déclenché.
Si on part d'un noyau sans conditions initiales, complètement démagnétisé, et qu 'on branche le primaire au moment du passage à 0, l'excursion magnétique devient B, et le nombre de V*s maximal sera atteint dès 90°: pour les 90° suivant, le noyau sera saturé et le courant sera limité seulement par la résistance ohmique.
Si on veut d'un transfo n'ayant pas cette particularité, il suffit de doubler les nombres de spires, et la formule devient n=Va/2*B*F*S....
Mais c'est plus cher!

[chminds]

Bonjour toute l'équipe,
Je vous remercie d'abord tous pour votre participation.

Bon si j'ai bien compris je peux conclure qu'un transfo lors de sa mise sous tension peut engendrer un courant d'appel qu'ont peut classer en deux types:
- Un courant, comme a bien expliqué YBaCuo, si on suppose que le noyaut est démagnitisé totalement, dépondera seulement de la résistance équivalence des deux enroulements du transfo et de la charge s'il y est.Dans ce cas la le courant à la mise sous tension part de 0 vers sa valeur crête maximale, limitée par la résistance équiv, quand la tension passe par zéro.
- Un deuxieme type du courant, qui depond aussi de la résistance du circuit mais si le noyau est déja saturé ou s'approche de saturation, comme j'ai compris de ce qui a dit Tropique, le flux magnétique à la mise sous tension( eventuellement le courant) part de la valeur initiale>0 vers sa valeur maximale.et dans ce cas la le risque d'avoir un courant d'appel plus élevé est fort.

Bien evidemment on peut tember (pratiquement c'est le cas) sur un courant du à deux phénomene (résistance faible et présaturation du noyau).!!

si ce que j'ai compris est vrai, alors peut-on utiliser tjr les moyens de limitaion du courant d'appel (Réistance, CTN,demarrage en douceur ...ect) pour limiter ce courant ou le cas ne le permet pas?

Merci encore et passez une bonne journée.

[chminds]

Bonjour,
SVP. Est ce que quelqu'un svp pourrait me confirmer ce que je crois comprendre? aussi comment pourrai-je démontrer ce courant avec des équations?
Merci bcp.

[Tropique]

Je crois que YBaCuO t'a embrouillé: il n'y a que deux phénomènes:

-Saturation du noyau le temps que l'induction moyenne se recentre sur 0

-Courant d'appel en sortie à cause de la charge: condensateurs à charger, filament à chauffer, inertie d'un moteur à vaincre, etc

Ce dernier point est facile à démontrer en prenant en compte les propriétés de la charge, et pour la saturation magnétique, il suffit d'utiliser une variante appropriée de la formule que j'ai donnée:
L'induction B après que la tension V ait été appliquée un temps T à un noyau de surface S comportant un nombre de spires n vaut:
B=(V*T/nS)
Si cette induction dépasse la valeur de saturation du matériau du noyau (ex., ~400mT pour de la ferrite, ~1.1T pour du fer), on sait que le phénomène se produit.
On voit qu'un noyau donné sera caractérisé par un certain produit Volt*Seconde, qui apparait au numérateur.
Pour des formes d'onde quelconques, il faut faire l'intégrale de V(t)dt.

[chminds]

Bonjour et merci bcp Tropique pour tes réponses claires.

Voila cette fois j'ai bien comrpis qu'il y a un courant d'appel peuvant être dû à la saturation du noyau du transfo si la tension appliquée passe par zero et eventuellement la présence d'un flux rémanent superieur au flux nominal!Ce courant peut être encore énorme dans le cas ou une charge s'impose à la sortie du transfo(moteur,étage capacitif...ect).

Maintenant en comprenant le courant d'appel d'un condensateur surtout dans les alims à découpage par exemple et le courant d'enclenchement dans le cas d'un transfo dans une telle installation électrique, j'ai en core quelques embiguités concernant les alimentations traditionnelles (linéaires), avec lesquelles vraiment on remarques pas un grand courant d'appel à la mise sous tension (dépasse pas 2 à 3 fois courant nominal au maximal) sachant qu'il y ait toujours un transfo à l'entrée et une charge capacitive puissante au secondaire du transfo!!! comment peut-on l'expliquer alors?

Merci bcp

[Tropique]

comment peut-on l'expliquer alors?

Tu as donné toi-même la réponse juste avant:

une charge capacitive puissante au secondaire du transfo!!!

Dès l'instant où tu dois charger des condensateurs, il faut leur fournir beaucoup d'énergie en peu de temps. Et c'est valable que les condensateurs soient directement mis sur le secteur redressé, ou qu'il y ait un transfo entre les deux. Il y a toujours de l'énergie à fournir.
Avec un transfo, il y aura une impédance équivalente en série, composée de la résistance ohmique et de l'inductance de fuite des enroulements, ce qui va adoucir le démarrage. Mais avec un gros transfo, ça ne changera pas grand chose.

[chminds]

Slt,

lol cela prouve-t-il que j'ai bien compris ou l'inverse ??!!

En fait ma question n'était pas sur le pourquoi de ne pas avoir du courant d'appel du à la charge des capas(puisque la c'est claire qu'il sera limité par l'impédance du transfo comme tu as dis et en plus le courant est proportionnel à la tension,alors que donc ce cas on attaque en géneral les capas par une tension redressée basse (trés basse tension).

Mais plutôt ma question était: pourquoi y'aurait-il pas de courant d'appel (du au transformateur) sachant qu'il y ait tjr un transformateur à l'entrée (donc c bien notre cas : la mise sous tension d'un transfo produit le courant d'appel). Ce qui n'est pas le cas dans les alimes linéaires(transfo+redresseur+f iltrage+régul)?!!

Bref, j'aimerai bien savoir pourquoi on a pas de pic énorme à la mise sous tension des alimes linéaires traditionnelles alors qu'on ait toujours un transformateur à l'entrée ( et si j'ai bien compris la premiere partie, on risque d'avoir une tension qui passe par zéro et un flux remanent qui peut saturé le noyau et parconséquence un inrush current important).

Amicalement.

[Tropique]

Qu'est-ce qui te fait croire que les alims linéaires classiques n'ont pas de pic à la mise sous tension?

Bien sur, chacun fait selon ses moyens, et une petite "verrue murale" de 10VA ne pourra tirer que 100VA crête quand elle est en forme, ce qui risque de passer inaperçu, mais fais la même expérience avec un bon torique de 750VA, tu m'en diras des nouvelles (et ton disjoncteur aussi).

[chminds]

Bonjour et merci encore,

Je t'avoue une chose pour que tu me comprenne cette fois bien lol. En fait c'est pour expliquer deux choses " un peu bisard" que vienne le context de mon stage. Bref, les gents ont remarqué que depuis quelques année (4 à 8 ans) lors des operations d'obsolecence de l'ancien materiel par de nouveau appareillage, quelque uns de ce dernier, à la mise sous tension, provoque géneralement le déclenchement de la protection (disj et ou fusible) sachant que parfois le courant nominal ne dépasse pas quelque mA (plus grand que celui des anciens dans quelques cas).
Plusieurs sollutions peuvent remedier au problème mais une étude préalable du pouquoi,comment et quand du defaut remarqué a été décidé. plusieurs explications sont déja acquises:90% du nouveau materiel utilise des alim à découpage (appel courant par l'étage capacitif et absence des moyens de limitation du courant d'appel ect..).
Alors moi j'essaye ,aprés avoir expliquer le pic dû à l'étage capacitif des alims à découpage, le gents m'ont posé une question logique: pourquoi y'avait-il pas ce courant d'appel des anciens appareils (imprimantes,automates,e,regis treurs ect..)?

Alors moi j'essaye de voir, sachant que la plus plart d'eux , on y trouve des alims linéaires (transfo+redresseur et filtrage).
La aussi on peut leur dire que l'étage capacitif mm s'il est puissant, on l'attaque avec une faible tension (TBT) et puisque Ic = 1/C * dU/dt .
Les gents, cette fois-ci m'ont posé une autre question "piege", en disant alors, à l'entrée de ces alims linéaires, il y a tjr un transof et on sait bien que la mise sous tension d'un transfo peut parfois engendrer un courant pareil (30 fois In) dans certains conditions. Pourquoi alors y'avait-il pas ce problème de déclenchement avec l'ancien materiel?

voila et là je suis obligé d'étudier cette partie du transfo ...lol

[Tropique]

Une alim à découpage, même de faible puissance, n'a qu'une résistance de limitation de quelques ohms en tête du condensateur de filtrage.
Ce qui provoquera des pointes de dizaines d'ampères à la mise sous tension.
Par contre, un transfo de quelques dizaines de VA présentera une résistance équivalente primaire de plusieurs dizaines d'ohms; d'où un courant d'appel au moins un ordre de magnitude plus bas.
Il ne faut pas chercher plus loin.

[chminds]

Re,

Voila j'ai fais une petite simulation sous PSIM d'une alim linéaire avec une source 220V eff, un transfo 220--24V (Rp=1m, Rs=1m,Lp(leakage)=0.1mH,Ls(lea k)=0.1mH, Lm (magnétique) = 0.5H , Np = 100 et Ns= 8 ), un pont redresseur, une capa de filtrage de 1000uF et une charge RL ( R 10 Ohms et L=1H).
J'ai mis le circuit sous tension à t=10ms et j'ajoute la charge Rl à t=40mA.
Les résultats sont presque pareil quoique se soit le moment de la mise sous tension.Le pic du courant de charge de la capa = 15A et on remarque l'absence du pic dans la partie primaire du transfo.

Voic les résultats de simulation en piece jointe

[Tropique]

Tes paramètres de simu sont totalement fantaisistes: tu te rends compte de ce que c'est une Rp de 1m?

[chminds]

Rp c'est la résitance de l'enroulement primaire et ces parametre sont déja donnés par defaut sur PSIM. Aussi j'ai vu qu'un transfo de 30 KV à un Rp=10m et Lp=0.03 mH.

Si non quels seront les meilleurs parametres pour une simulations pareille pertinente?

[Tropique]

Ceux qui sont mesurés sur un transfo du type que tu veux simuler....

[chminds]

Bonjour,

Non j'ai pas un transformateur précis à simuler pour faire des mesures mais en géneral un transfo qui s'approche des transfos BT qu'on utilise dans les alims linéaires. Alors si tu pourais me dire quel paramtres à utiliser pour simuler un transfo 300 VA 220/24V .

Merci Tropique.

[Tropique]

Pour un transfo torique de 300VA, on peut prendre les paramètres suivants (purement indicatifs):
Il s'agit de paramètres globaux ramenés au primaire:

Eléments série:
r=17.5ohms
lf=6mH

Eléments //:
R=31K
Lm=42H

Attention, ce sont des éléments purement linéaires, ne permettant pas de simuler le courant d'appel.

[chminds]

Attention, ce sont des éléments purement linéaires, ne permettant pas de simuler le courant d'appel.

Merci bcp, mais vraiment ce que je cherche c'est de simuler le courant transitoire résultant à la mise sous tension d'un transfo.

Merci

[Tropique]

Ceci te permet de simuler le courant d'appel dû à des charges capacitives; par contre simuler de façon réaliste le courant causé par la saturation du noyau est beaucoup plus compliqué et plus spécifique.
Ca dépend entre autres de la rémanence des tôles magnétiques, et donc de leur matériau exact, de l'instant du cycle secteur où il est mis sous tension et avait coupé la fois précédente, de la présence éventuelle d'entrefers parasites, etc.
Pour tout ça, il faut un vrai modèle, soigné, détaillé et spécifique: pas question de mettre quelques valeurs à la louche et espérer quelque chose de réaliste.
Des fabricants comme Coilcraft doivent pouvoir fournir des modèles sur demande (il faut probablement qu'il y ait une commande ferme à la clé).

[chminds]

Bonjour Tropique et une autre fois je te remercie bcp pour tes réponses claires.
Oui effectivement je comprend qu'il ait impossible de faire des simulations sans avoir prendre en compte les 3 ou 4 facteurs intervenant sur le courant dans le cas d'un transfos.

Pour une derniere fois, s'il te plait je vais résumer ce que j'ai bien compris durant cette discussion et d'aprés quelques petites recherches suplémentaires ,et s'il y'aurait des "conneries" n'hésite pas surtout à me les signaler

Bref, à la mise sous tension d'un transfo, un courant appellé "courant d'neclenchement " se produit et il est , dans certaines conditions défavorables, trés intense par rapport au courant nominal.

La valeur de la tension appliquée au moment de la mise sous tension (surtout le passage par zéro), le signe de la tension par rapport au flux rémanent dans le circuit de bobinage(meme signe), le taux de ce flux par rapport au flux de saturation(dépend du dernier rupture de tension) peuvent tous amener le noyau magnétique à une saturation rapide .

Du fait de cette saturation, l'inductance de la bobine de l'enroulement du transfo chute brusquement d'une maniere importante et se rapporoche d'une inductance à l'air et par conséquent un grand flux de fuite (inductance de fuite).Il 'en résulte en fin un courant d'appel par l'enroulement peu atteindre des valeurs maximales d'une dizaine de fois le courant nominal.

Le courant instantané à la mise sous tension est :

Avant saturation :
i (t)= A exp(-t/tau) + B sin (wt - theta 1)
(avec theta dépend des parametres Lmagn,Lp,Rp ect..)

Aprés saturation :
i (t) = (i saturation + C ) exp(-(t-tsat)/tu) + D sin(wt - theta 2)
(avec theta 2 dépend de Lsat, Rp,Lp et w)

Cordialement.

[Tropique]

Voici un exemple montrant la pertinence du modéle donné plus haut pour l'analyse de transitoires d'origine capacitive.

Ici, ce n'est pas un worst-case, puisque la mise sous tension se fait 3.5ms après le passage à 0, donc pas tout à fait au maximum.
Le courant de crête atteint malgré tout 15A, donc une puissance de plus de 3KW pour un transfo de 300VA.