La plaque signalétique d'un transformateur, régie par la norme internationale IEC 60076-1, est le document d'identité technique de l'équipement. Pour les ingénieurs d'études, les techniciens de mise en service et les acheteurs industriels, elle fournit l'ensemble des grandeurs indispensables pour calculer les courants de court-circuit, régler les relais de protection dans les cellules MT et les tableaux BT, vérifier la possibilité d'un couplage en parallèle et évaluer le coût global de possession lié aux pertes énergétiques.
Puissance assignée, tensions et prises de réglage
Les premières caractéristiques visibles définissent le domaine de fonctionnement nominal :
- Puissance assignée (kVA ou MVA)Puissance apparente continue que le transformateur peut délivrer sans dépasser les échauffements limites admissibles des enroulements (généralement 65 K pour l'huile, 100 K pour le sec classe F).
- Tensions assignées (HT et BT)Tensions composées nominales entre phases (ex. 20 kV / 400 V ou 33 kV / 11 kV).
- Plage et commutateur de prisesÉchelons de réglage sur l'enroulement HT (généralement ±2 × 2,5 % ou ±5 %) par commutateur hors tension (OCTC) ou régleur en charge (OLTC) pour compenser les variations de tension du réseau amont.
Tension de court-circuit (%Uk / %Z)
La tension de court-circuit (%Uk ou impédance de court-circuit) est l'une des valeurs les plus fondamentales de la plaque. Elle représente le pourcentage de la tension assignée primaire qu'il faut appliquer pour faire circuler le courant nominal dans le primaire lorsque les bornes secondaires sont court-circuitées à la température de référence.
Cette valeur gouverne trois aspects essentiels d'ingénierie :
- Courant de court-circuit présuméLe courant de court-circuit symétrique maximal au secondaire est inversement proportionnel à %Uk : Icc = In / (%Uk / 100). Par exemple, un transformateur de 1000 kVA 400 V avec un %Uk de 6 % génère un Icc secondaire d'environ 24 kA.
- Chute de tension en chargeUn %Uk plus élevé entraîne une chute de tension interne plus marquée lors des appels de puissance à faible facteur de puissance.
- Répartition de charge en parallèleLorsque deux transformateurs sont couplés en parallèle, la charge se répartit inversement à leur impédance. Des %Uk différents provoquent une surcharge du transformateur ayant l'impédance la plus faible.
Groupes de couplage et déphasage (Dyn11, YNd11, Yyn0)
Le groupe de couplage définit le mode de raccordement des enroulements (Triangle, Étoile ou Zigzag) et le déphasage angulaire entre les tensions primaire et secondaire, selon la notation horaire (1 heure = 30° de retard) :
- Première lettre majuscule (Enroulement HT)D = Triangle, Y = Étoile, Z = Zigzag, N = Neutre sorti.
- Deuxième lettre minuscule (Enroulement BT)d = triangle, y = étoile, z = zigzag, n = neutre sorti.
- Indice horaire11 indique que la tension BT est déphasée de 330° en retard (ou 30° d'avance) par rapport à la HT. 0 indique un déphasage nul.
Le couplage Dyn11 est la référence internationale pour les transformateurs de distribution (immergés et secs enrobés) : le primaire en triangle bloque la circulation des harmoniques de rang 3 vers le réseau HT ; le neutre sorti (n) côté étoile offre une tension simple 230 V stable pour les charges monophasées ; et le système accepte les déséquilibres de charge sans saturation magnétique.
Règles strictes de couplage en parallèle
Conditions impératives pour le fonctionnement en parallèle
Ne jamais coupler deux transformateurs au secondaire sans valider ces quatre règles :
- Même groupe de couplage et même indice horaire : Coupler un Dyn11 avec un Yyn0 ou Dyn5 génère un déphasage de 30° ou 180°, provoquant un court-circuit franc entre phases.
- Même rapport de transformation et mêmes positions de prises : Pour éviter les courants de circulation internes à vide.
- Tensions de court-circuit (%Uk) identiques à ±10 % près : Pour garantir une répartition de charge proportionnelle à la puissance de chaque appareil.
- Rapport de puissance inférieur à 3 pour 1 : La puissance du plus grand transformateur ne doit pas dépasser le triple de celle du plus petit.
Pertes du transformateur : pertes à vide (P0) vs pertes en charge (Pk)
Les pertes d'un transformateur se décomposent en deux composantes fondamentales :
- Pertes à vide (P0 / Pertes fer)Puissance constante dissipée dans le circuit magnétique par hystérésis et courants de Foucault dès que le transformateur est sous tension, indépendamment de la charge. Elles dépendent de la qualité des tôles magnétiques.
- Pertes en charge (Pk / Pertes cuivre)Puissance dissipée par effet Joule (RI²) et courants de Foucault dans les enroulements, proportionnelle au carré du courant de charge. Mesurées à courant nominal et température de référence (75 °C pour l'huile, 120 °C pour le sec).
Dans l'Union européenne, le règlement Ecoconception (Règlement (UE) 2019/1783, Palier Tier 2) impose des plafonds stricts pour P0 et Pk sur tous les transformateurs de distribution mis sur le marché, réduisant massivement les pertes énergétiques sur la durée de vie de l'ouvrage.
Désignations du mode de refroidissement (IEC 60076-2)
Les codes de refroidissement décrivent le fluide interne et le mode de circulation extérieur :
- ONAN (Oil Natural Air Natural)Refroidissement naturel par thermosiphon d'huile et convection d'air ambiant sur les radiateurs ou cuve ondulée.
- ONAF (Oil Natural Air Forced)Refroidissement assisté par motoventilateurs augmentant la puissance continue disponible de 20 % à 33 % lors des pointes de charge.
- AN / AF (Air Natural / Air Forced)Convection naturelle de l'air (AN) ou ventilation forcée (AF) pour les transformateurs secs enrobés.
Tableau de lecture de la plaque signalétique
| Paramètre de plaque | Exemple de valeur | Signification en ingénierie |
|---|---|---|
| Puissance assignée (Sr) | 100 kVA à 3150 kVA | Puissance apparente continue maximale sans surcharge thermique |
| Tension assignée (Ur) | 20 000 V / 400 V | Tensions nominales entre phases à vide au primaire et au secondaire |
| Tension de court-circuit (%Uk) | 4,0 % à 6,0 % | Détermine le courant de court-circuit, la chute de tension et le couplage |
| Groupe de couplage | Dyn11 | Raccordement des bobinages, neutre BT, blocage harmonique et compatibilité |
| Pertes à vide (P0) | Watts (W) selon Tier 2 | Dissipation continue du circuit magnétique 24h/24 toute l'année |
| Pertes en charge (Pk) | Watts (W) à 75 °C / 120 °C | Dissipation thermique par effet Joule dans les bobinages à pleine charge |
| Mode de refroidissement | ONAN / ONAF / AN / AF | Mécanisme de dissipation thermique et gain de puissance par ventilation |
| Classe thermique / Échauffement | Classe A (60/65 K) ou F (100 K) | Échauffement maximal admissible des enroulements au-dessus de 40 °C ambiant |
| Niveau d'isolement (BIL) | 95 kV / 125 kV / 170 kV | Tenue aux ondes de choc de foudre pour la coordination des parafoudres |
Check-list de spécification pour les appels d'offres
Informations techniques à définir dans votre cahier des charges
Pour toute consultation relative à un transformateur de distribution, précisez :
- Puissance assignée (kVA ou MVA) et tensions assignées primaire / secondaire.
- Groupe de couplage requis (ex. Dyn11 avec neutre sorti à 100 % du calibre).
- Tension de court-circuit assignée (%Uk) et tolérances admissibles.
- Pertes maximales admissibles P0 et Pk (ex. conformité au règlement Ecoconception Tier 2).
- Type de transformateur (huile ONAN ou sec enrobé AN) et lieu d'installation (poste compact, local intérieur, extérieur).
- Commutateur de prises (hors tension OCTC ou en charge OLTC) et accessoires de protection (relais Buchholz, thermomètre à contacts, clapet de surpression).
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Références techniques
- Norme IEC 60076-1Transformateurs de puissance – Partie 1 : Généralités. Boutique IEC
- Norme IEC 60076-5Transformateurs de puissance – Partie 5 : Tenue au court-circuit.
- Règlement (UE) 2019/1783 de la Commission modifiant le règlement (UE) n° 548/2014 sur l'écoconception des transformateurs de puissance (Tier 2).
