Quelle est la fonction du changeur de prises en charge ?

Explication détaillée

Pour comprendre sa fonction, expliquons pourquoi il est nécessaire et comment il fonctionne.

1. Le problème principal : les fluctuations de tension

Dans un système électrique, la tension en un point donné n’est pas constante. Il fluctue en raison de :

Charges variables : lorsqu'un gros moteur industriel démarre, il consomme un courant énorme, provoquant une chute de tension temporaire ("affaissement") pour les autres clients sur la même ligne. À l’inverse, lorsque la charge est soudainement supprimée, la tension peut augmenter.

Pertes de ligne : Lorsque l’électricité parcourt de longues distances à travers les lignes électriques, la résistance inhérente des fils provoque une chute de tension. La tension à l’extrémité d’une longue ligne d’alimentation sera inférieure à celle de la sous-station.

Les clients et les équipements ont besoin d'une tension relativement stable pour fonctionner correctement et efficacement. Une tension trop élevée ou trop basse peut endommager l’équipement ou réduire sa durée de vie.

2. La solution : ajuster le rapport de rotation

Un transformateur fonctionne sur le principe de l'induction électromagnétique, où le rapport de tension est proportionnel au rapport de spires entre les enroulements primaire et secondaire :

V_primaire / V_secondaire ≈ N_primaire / N_secondaire

Un OLTC modifie physiquement ce rapport de transformation (N_primary / N_secondary) en se connectant à différents « prises » (points de connexion) sur l'enroulement du transformateur. En sélectionnant une prise différente, le nombre de tours actifs dans l'enroulement est effectivement augmenté ou diminué, augmentant ou diminuant ainsi la tension de sortie.

Pour AUGMENTER la tension secondaire : Le changeur de prises sélectionne une prise qui réduit le nombre de tours dans l'enroulement primaire (ou les augmente dans le secondaire).

Pour DIMINUER la tension secondaire : Le changeur de prises sélectionne une prise qui augmente le nombre de tours dans l'enroulement primaire (ou les diminue dans le secondaire).

3. Le principal défi : effectuer le changement « en-charge »

Le défi technique majeur est qu’il est impossible d’ouvrir simplement le circuit pour changer les prises lorsque le transformateur fournit du courant de charge. Couper le circuit sous charge créerait un arc puissant, détruisant le changeur de prises et provoquant potentiellement une explosion.

 

Comment un OLTC résout ce problème :
Un OLTC est un interrupteur mécanique complexe doté d'un mécanisme de transition sophistiqué. La méthode la plus courante utilise des inverseurs et des résistances de transition.

Il relie brièvement deux robinets adjacents.

Il utilise des résistances pour limiter temporairement le courant circulant entre les prises.

Il transfère ensuite le courant de charge de l’ancienne prise vers la nouvelle prise.

Enfin, il débranche l'ancien robinet.

L’ensemble de ce processus se déroule en une fraction de seconde, garantissant une transition en douceur sans interrompre le flux d’énergie.

 

Fonctions et objectifs clés résumés :

Régulation de tension : la fonction principale. Il maintient une tension de sortie secondaire stable malgré les fluctuations de la tension primaire ou de la charge.

Contrôle de la puissance réactive : en contrôlant la tension, l'OLTC aide indirectement à contrôler le flux de puissance réactive dans le réseau, ce qui est crucial pour la stabilité du système.

Assurance qualité de l'alimentation : elle garantit que les clients reçoivent une tension dans une tolérance spécifiée (par exemple, 230 V ± 10 %), protégeant leurs appareils et machines.

Stabilité du système : en gérant les profils de tension sur le réseau électrique, cela aide à prévenir l'effondrement de la tension, une condition qui peut conduire à des pannes généralisées.

 

Où les OLTC sont-ils utilisés ?

Les OLTC se trouvent presque toujours sur :

Transformateurs de puissance dans les sous-stations de transport et de distribution.

Transformateurs de Grande Distribution alimentant des complexes industriels ou de grandes surfaces.