Correction : Protection primaire d’un transformateur
Comprendre la Protection primaire d’un transformateur
Dans une installation industrielle, un transformateur est utilisé pour abaisser la tension de 13.8 kV à 480 V afin d’alimenter divers équipements.
La protection primaire du transformateur est essentielle pour prévenir les surintensités et les courts-circuits qui peuvent endommager l’équipement et compromettre la sécurité de l’installation.
Pour comprendre la Régulation de Tension dans un Transformateur, cliquez sur le lien.
Données:
- Tension primaire du transformateur: \( V_{primaire} = 13.8 \) kV
- Tension secondaire du transformateur: \( V_{secondaire} = 480 \) V
- Puissance nominale du transformateur: \( S = 500 \) kVA
- Impédance de court-circuit du transformateur: \( Z_{cc} = 5\% \)
Questions:
1. Calcul du courant nominal primaire:
Calculez le courant nominal à l’entrée du transformateur (côté primaire).
2. Calcul du courant de court-circuit:
Déterminez le courant de court-circuit maximal que peut supporter le transformateur sur le côté primaire.
3. Sélection du disjoncteur:
Sur la base du courant de court-circuit calculé, choisissez un disjoncteur adapté pour la protection du transformateur. Considérez un facteur de sécurité de 125%.
4. Analyse de la protection secondaire:
Calculez le courant nominal à la sortie du transformateur (côté secondaire) et proposez un type de protection secondaire (fusible ou disjoncteur) adapté en considérant le même niveau de protection que pour le primaire.
Correction : Protection primaire d’un transformateur
1. Calcul du courant nominal primaire :
La formule pour calculer le courant nominal sur le côté primaire du transformateur est :
\[ I_{primaire} = \frac{S}{\sqrt{3} \times V_{primaire}} \]
En substituant les valeurs :
\[ I_{primaire} = \frac{500 \times 10^3}{\sqrt{3} \times 13,800} \] \[ I_{primaire} = \frac{500,000}{23.832} \] \[ I_{primaire} \approx 20.98 \, \text{A} \]
Le courant nominal primaire est donc d’environ \( 20.98 \) A.
2. Calcul du courant de court-circuit :
Le courant de court-circuit est déterminé par :
\[ I_{cc} = \frac{I_{nom}}{\%Z_{cc}} \]
où \( \%Z_{cc} \) est converti en décimal pour les calculs :
\[ \%Z_{cc} = 5\% = 0.05 \]
En substituant les valeurs :
\[ I_{cc} = \frac{20.98}{0.05} \] \[ I_{cc} \approx 419.6 \, \text{A} \]
Le courant de court-circuit maximal que le transformateur peut supporter est donc d’environ \( 419.6 \) A.
3. Sélection du disjoncteur :
Pour choisir un disjoncteur adapté, nous utilisons un facteur de sécurité de 125% :
\[ 419.6 \times 1.25 = 524.5 \, \text{A} \]
Un disjoncteur avec une capacité de 525 A serait donc approprié pour la protection primaire du transformateur.
4. Analyse de la protection secondaire :
Le courant nominal secondaire est calculé par :
\[ I_{secondaire} = \frac{S}{\sqrt{3} \times V_{secondaire}} \]
En substituant les valeurs :
\[ I_{secondaire} = \frac{500 \times 10^3}{\sqrt{3} \times 480} \] \[ I_{secondaire} = \frac{500,000}{829.16} \] \[ I_{secondaire} \approx 603.1 \, \text{A} \]
Pour la protection secondaire, un disjoncteur de 755 A (après application d’un facteur de sécurité de 125%) serait adapté :
\[ 603.1 \times 1.25 \approx 753.9 \, \text{A} \]
Conclusion:
Ce calcul montre que les protections choisies pour le transformateur, tant du côté primaire que secondaire, sont adéquates pour gérer les courants nominaux et de court-circuit, tout en respectant les normes de sécurité requises dans une installation industrielle.
Protection primaire d’un transformateur
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