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Pour mesurer un transformateur, calculer la demande de la conception en kVA en tenant compte de la façon dont les charges fonctionnent. Prévoir les expansions futures approuvées et choisir une valeur nominale de transformateur disponible qui ne se trouve pas en dessous de l’exigence qui résulte du calcul. Calcul de base de la charge : Monophasé : kVA = (V × I) ÷ 1 000 Triphasé équilibré : kVA = (V × I × 1,732) ÷ 1 000 Le calcul ne constitue que le point de départ. Le démarrage de moteurs, les harmoniques, le chargement continu, les conditions ambiantes et les agrandissements ultérieurs peuvent tous affecter la sélection. La protection contre les surintensités et la mesure des conducteurs sont des étapes distinctes de la conception régies par le Code canadien de l’électricité tel qu’il est adopté dans la province ou le territoire où l’équipement sera installé. |
Choisir le bon transformateur basse tension de type à sec n’est pas simplement une question d’ajouter des plaques signalétiques et de choisir la valeur nominale kVA la plus proche. Le concepteur doit d’abord établir la demande attendue, puis confirmer que le transformateur peut transporter la charge selon les conditions d’exploitation réelles.
La capacité du transformateur, le courant admissible du conducteur et la protection contre les surintensités sont tous reliés, mais ne sont pas issus du même calcul. Assurer leur distinction rend le processus plus clair et aide à empêcher que la bonne valeur kVA soit associée à un conducteur ou à une protection inappropriés.
Mesure du transformateur en un coup d’œil
- Énumérer les charges. Noter la phase, la tension, le courant ou les kW, le facteur de puissance, le cycle fonctionnel et si chaque charge est en continu, intermittente, actionnée par un moteur ou non linéaire.
- Convertir les charges en kVA. Utiliser la valeur kVA sur la plaque signalétique s’il y a lieu. Sinon, la calculer à partir de la tension et du courant, ou alors à partir de la valeur en kW en utilisant le bon facteur de puissance.
- Établir la demande de la conception. Appliquer les exigences relatives à la demande, la diversité et la charge continue qui concernent l’installation. Ne pas présumer que chaque charge connectée fonctionne à pleine puissance en même temps.
- Vérifier les conditions d’exploitation. Tenir compte du démarrage des moteurs, des harmoniques, de la température ambiante, de l’altitude, de la ventilation et de tout agrandissement prévu.
- Sélectionner et vérifier le transformateur. Choisir une valeur nominale disponible qui ne se trouve pas en dessous de l’exigence de la conception finale, puis effectuer le calcul du conducteur et de la protection séparément.
Comment calculer les kVA lors de la mesure des transformateurs?
La capacité d’un transformateur est indiquée en kilovolts-ampères, ou kVA. Elle représente la puissance apparente que le transformateur doit transporter. C’est pourquoi on utilise les kVA pour la mesure du transformateur, plutôt que seulement les kW.
Monophasé : kVA = (V × I) ÷ 1 000 Triphasé équilibré : kVA = (V × I × 1,732) ÷ 1 000 |
Dans la formule triphasée, V est la tension ligne à ligne et I est le courant de ligne. La formule suppose que la charge est équilibrée. Lorsque le chargement de phase est irrégulier, il faut vérifier chaque phase et le neutre, plutôt que de ne se fier qu’à la valeur triphasée en kVA totale.
Exemple monophasé
Une charge monophasée de 240 V qui consomme 100 A nécessite :
kVA = (240 × 100) ÷ 1 000 = 24 kVA
Exemple triphasé
Une charge triphasée de 600 V qui consomme 28,9 A nécessite :
kVA = (600 × 28,9 × 1,732) ÷ 1 000 = 30 kVA
Que faire si la charge est donnée en kW?
Lorsque la charge est donnée en kW plutôt qu’en kVA, il faut tenir compte du facteur de puissance :
kVA = kW ÷ facteur de puissance
Par exemple, une charge de 40 kW qui fonctionne à un facteur de puissance de 0,80 représente 50 kVA. Si l’on connait déjà la tension et la valeur efficace du courant ou la valeur en kVA à partir de la plaque signalétique, ne pas appliquer le facteur de puissance une deuxième fois.
Charge connectée, demande et capacité ultérieure
La charge connectée est la somme de l’équipement qui pourrait être connecté. La demande calculée est la charge attendue après que les facteurs de demande applicable et les hypothèses opérationnelles aient été pris en compte. Ces valeurs peuvent être très différentes.
Le facteur de demande tient compte de l’équipement qui ne fonctionne pas normalement à pleine valeur nominale. La diversité tient compte des charges qui atteignent leur pointe à différents moments. Les règles applicables du Code canadien de l’électricité et le profil opérationnel de l’installation déterminent de quelle façon ces facteurs doivent être utilisés.
La capacité ultérieure est une décision de conception distincte. Certains projets allouent 15 à 25 % supplémentaires pour un agrandissement prévu, mais il ne s’agit pas d’une règle universelle. L’allocation doit refléter un plan de croissance réaliste et être approuvée par l’ingénieur du dossier.
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Éviter les marges de manœuvre en comptant en double. Ne pas ajouter de marge de sécurité générique à la charge connectée totale, pour ensuite appliquer une autre allocation en cas d’agrandissement ultérieur sans vérifier la façon dont le calcul de la demande a été développé. |
Quelle capacité de réserve un transformateur devrait-il avoir?
Il n’y a pas un seul pourcentage de capacité de réserve qui convient à chaque projet. Un centre de données qui a des plans d’expansion prévus, un bâtiment commercial ayant une location stable et une usine de fabrication avec de grands moteurs intermittents n’auront pas tous les mêmes besoins.
Une trop petite capacité causera de la surchauffe, un mauvais rendement de la tension et peu d’espace pour les futures charges. Un surdimensionnement excessif peut augmenter le coût de l’achat, les exigences en matière d’espace et les pertes à vide, en plus d’affecter les examens relatifs à la protection et au courant de défaut. L’objectif est d’avoir une capacité adéquate et non pas simplement d’utiliser le plus gros transformateur que le budget permet.
Quelles sont les tailles en kVA de transformateurs standards?
Les transformateurs sont souvent offerts selon des valeurs nominales kVA établies, mais leur disponibilité dépend de la phase, de la tension, du matériel d’enroulement, de l’augmentation de la température et de la famille de produits. Il se peut que des configurations personnalisées soient disponibles. Pour cette raison, le calcul de la mesure doit être comparé au catalogue du fabricant actuel, plutôt qu’à un vieux tableau générique des normes.
Le catalogue canadien actuel d’ABB énumère les valeurs nominales triphasées communes suivantes pour sa gamme de transformateurs d’usage général ReliaGear. Ce ne sont pas toutes les combinaisons de tension primaire et secondaire qui sont offertes à chaque valeur nominale.
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Valeurs nominales triphasées communes d’ABB |
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15; 30; 45; 75; 112,5; 150; 225; 300; 500 et 750 kVA |
Pour les applications touchant l’équipement et le contrôle, les petits transformateurs de type à sec d’ABB sont de petites unités qui varient de 0,05 à 3 kVA. Ils accomplissent une différente classe d’application par rapport aux transformateurs de distribution dans les installations.
Toujours confirmer la combinaison de tension, de phase et de kVA à partir du catalogue actuel d’ABB pour les transformateurs basse tension de type à sec avant de préparer une spécification.
Comment convertir des kVA en ampères?
Lorsque l’on connaît la valeur nominale et la tension du transformateur, les formules peuvent être remaniées pour calculer le courant de pleine charge.
Monophasé : I = (kVA × 1 000) ÷ V Triphasé équilibré : I = (kVA × 1 000) ÷ (V × 1,732) |
Calculer le courant de pleine charge primaire et secondaire séparément, parce que la tension est différente de chaque côté du transformateur.
Exemple : 30 kVA, 600 V à 208Y/120 V
Pour un transformateur triphasé de 30 kVA :
- Courant primaire de 600 V = 30 000 ÷ (600 × 1,732) = 28,9 A
- Courant secondaire de 208 V = 30 000 ÷ (208 × 1,732) = 83,3 A
Les valeurs de 28,9 A et de 83,3 A désignent différents côtés du transformateur. Elles ne doivent pas être traitées comme étant interchangeables lors de la sélection des conducteurs ou des dispositifs de protection contre les surintensités.
Ampères de pleine charge en fonction de valeurs nominales kVA triphasées communes
kVA | 208 V | 480 V | 600 V |
15 | 41,6 A | 18,0 A | 14,4 A |
30 | 83,3 A | 36,1 A | 28,9 A |
45 | 124,9 A | 54,1 A | 43,3 A |
75 | 208,2 A | 90,2 A | 72,2 A |
112,5 | 312,3 A | 135,3 A | 108,3 A |
150 | 416,4 A | 180,4 A | 144,3 A |
225 | 624,6 A | 270,6 A | 216,5 A |
300 | 832,7 A | 360,9 A | 288,7 A |
500 | 1 387,9 A | 601,4 A | 481,1 A |
750 | 2 081,9 A | 902,1 A | 721,7 A |
Les chiffres sont théoriquement des courants de pleine charge pour une charge triphasée équilibrée et ils sont arrondis à la première décimale. Il ne s’agit pas de sélections de conducteurs ou de disjoncteurs.
Mesure pour des moteurs, des harmoniques et des charges non linéaires
Le calcul de base d’une valeur kVA à l’état stable ne représente pas toutes les conditions d’exploitation. Les moteurs de grande puissance peuvent provoquer un courant de démarrage bref mais important, ainsi qu'une chute de tension. Il faut choisir le transformateur en fonction de la méthode et de la fréquence de démarrage du moteur, ainsi que de la chute de tension acceptable.
Les charges non linéaires, telles que les entraînements à fréquence variable, les entraînements à DEL, les serveurs et tout autre équipement électronique tirent des courants harmoniques. Ces courants peuvent augmenter le réchauffement du transformateur et du chargement de neutre, même lorsque la fréquence fondamentale en kVA semble acceptable.
Les transformateurs à facteur K ReliaGear d’ABB sont conçus pour les applications riches en harmoniques et comprennent un neutre d’une capacité nominale de 200 %, ainsi qu’un écran électrostatique. ABB offre ses modèles K4 pour des harmoniques modérées et K13 pour des concentrations plus élevées de charges non linéaires. La sélection devrait tout de même être fondée sur le profil de charge attendu et sur la capacité déclarée du facteur K du transformateur.
Autres conditions pouvant influencer la taille requise
- Température ambiante et ventilation : les transformateurs de type sec nécessitent un débit d’air adéquat et ont des limites déclarées pour ce qui touche la température ambiante.
- Augmentation de température : les différentes options touchant l’augmentation de température affectent la chaleur, l’espérance de vie et les configurations offertes du produit.
- Impédance et courant de défaut : l’impédance du transformateur affecte la régulation de tension et le courant de court-circuit disponible sur le circuit secondaire.
- Coffret et emplacement : les emplacements intérieurs, extérieurs, poussiéreux, humides ou corrosifs peuvent nécessiter différents types de coffrets ou de construction du transformateur.
- Équilibre de charge et courant de neutre : une charge monophasée inégale et la présence d'harmoniques rang 3 peuvent nécessiter une analyse plus approfondie des phases et du neutre.
Quelles règles relatives à la surintensité s’appliquent au Canada?
La sélection des kVA d’un transformateur ne détermine pas le disjoncteur final, le fusible, ou alors la taille du conducteur à elle seule. Pour les circuits de transformateurs de type sec d’une valeur nominale de 750 V ou moins, la règle 26-254 du Code canadien de l’électricité couvre la protection contre les surintensités, la règle 25-256 aborde le courant admissible du conducteur et la règle 26-258 coordonne le chargement continu avec les exigences de la règle 8-104.
En vertu du Code canadien de l’électricité, la règle 26-254(1) limite généralement l’appareil contre les surintensités principal à au plus 125 % du courant nominal principal du transformateur. Si cette valeur ne correspond pas à la valeur nominale d’un dispositif standard, la sous-règle (3) autorise l’utilisation de la valeur nominale immédiatement plus élevée. La sous-règle (2) offre une disposition différente, où l’on installe une protection contre les surintensités secondaires en respectant les conditions spécifiées.
Exemple de surintensité principale
L’exemple triphasé de 30 kVA, 600 V a un courant nominal primaire d’approximativement 28,9 A. Multiplier cette valeur par 125 % donne 36,1 A.
28,9 A × 1,25 = 36,1 A
Ce résultat est une limite du code pour le côté primaire utilisée dans le cadre de l’évaluation de la protection. Il ne s’agit pas du courant secondaire du transformateur et ne permet pas, à lui seul, de sélectionner un disjoncteur. Le concepteur doit également tenir compte des valeurs nominales des dispositifs standards, du courant d’appel du transformateur, de la protection du conducteur, du chargement continu, des valeurs nominales de l’équipement, de la capacité d’interruption et des exigences locales applicables.
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Remarque par rapport au Code : le Code canadien de l’électricité est adopté et peut être modifié par les autorités provinciales et territoriales. Toujours utiliser l’édition en vigueur pour l’installation et confirmer la conception auprès des autorités compétentes. |
Exigences relatives à l’efficacité énergétique au Canada
Les transformateurs de type à sec tombent dans la portée du Règlement sur l’efficacité énergétique du Canada et doivent satisfaire aux niveaux d’efficacité applicables stipulés par le gouvernement fédéral. Les règlements définissent les produits qui sont couverts et excluent certains types de transformateurs. Pour les transformateurs fabriqués en 2016 et après, le Règlement établit les valeurs d’efficacité en fonction de la phase, de la classe de tension et de la valeur nominale kVA, et spécifie les procédures d’essai applicables.
ABB considère que ses modèles canadiens d’usage général ReliaGear sont conformes à RNCan. La conformité des produits et leur niveau d’efficacité applicable doivent être confirmés à partir du numéro de catalogue exact. Consulter les Règlement sur l’efficacité énergétique du gouvernement du Canada et les documents actuels sur le produit d’ABB.
Choisir le bon transformateur ABB
Une sélection fiable commence par la charge, pas par la liste de produits. Établir la demande de la conception, confirmer les tensions primaire et secondaire, vérifier les conditions d’exploitation, puis comparer le résultat aux configurations de produits actuels.
Pour la distribution commerciale, résidentielle et industrielle conventionnelle, consulter la page Transformateurs d’usage général ReliaGear d’ABB.
Pour des charges électroniques produisant des harmoniques, envisager d’utiliser la gamme de facteur K ReliaGear.
Les applications utilisant de plus petits équipements et contrôles pourraient convenir à la gamme de petits transformateurs de type à sec d’ABB.
Pour obtenir de l’aide pour confirmer le produit d’ABB qui est le plus approprié pour un projet
Questions fréquentes
Comment calculer la taille de transformateur dont j’ai besoin?
Calculer la charge attendue en kVA, appliquer les exigences en matière de demande et de charge continue relatives à l’installation, tenir compte des conditions d’exploitation et les agrandissements prévus, puis choisir une valeur nominale qui ne se trouve pas en dessous de l’exigence de la conception finale. Les conducteurs et la protection contre les surintensités doivent être calculés séparément.
Quelle est la différence entre kVA et kW lors de la mesure d’un transformateur?
Les kW mesurent la puissance réelle, tandis que les kVA mesurent la puissance apparente en fonction de la tension et du courant. Lorsqu’une charge n’est indiquée qu’en kW, diviser par le facteur de puissance approprié pour déterminer la valeur en kVA.
Devrais-je toujours ajouter 25 % lorsque je mesure un transformateur?
Non. On donne parfois une allocation de 15 à 25 % pour les agrandissements prévus, mais il ne s’agit pas d’une règle universelle lorsqu’il est question de mesurer un transformateur. L’allocation devrait refléter la demande calculée du projet, le profil d’exploitation et la prévision réaliste des futures charges.
Dois-je toujours arrondir à la prochaine taille de transformateur?
Choisir une valeur nominale qui ne se trouve pas en dessous de l’exigence de conception adéquatement calculée. Ne pas arrondir en dessous de cette exigence, mais éviter d’ajouter une capacité inutile sans tenir compte des pertes, du courant d’appel, des coûts et de la conception électrique plus vaste.
Est-ce qu’un calculateur de taille des transformateurs en ligne peut également sélectionner les disjoncteurs?
Un calculateur peut convertir les kVA et les ampères, mais ne peut pas accéder à tous les codes et à toutes les exigences de coordination. La sélection des disjoncteurs, des fusibles et des conducteurs doit se conformer à l’édition du Code canadien de l’électricité adoptée à l’échelle locale, ainsi que tenir compte du courant d’appel et des détails d’installation du transformateur.
Est-ce que les règles régissant les transformateurs au Canada sont différentes de celles aux États-Unis?
Oui. Les installations canadiennes suivent le Code canadien de l’électricité tel qu’il est adopté par la province ou le territoire concerné. Les pourcentages issus du Code national de l’électricité des États-Unis ne doivent pas être utilisés dans une conception canadienne sans d’abord vérifier les exigences applicables au Canada.
Est-ce qu’un transformateur doit être redimensionné pour tenir compte des charges harmoniques?
C’est possible. Les courants harmoniques peuvent ajouter de la chaleur et un courant de neutre qu’un calcul de base des kVA ne reflètera pas. Il se peut qu’un transformateur de facteur K ou une évaluation détaillée des harmoniques soit requis, selon la quantité et le type de charges non linéaires.
Quelles sont les tailles standards dans lesquelles les transformateurs de type à sec d’ABB sont offertes?
La gamme canadienne actuelle de transformateurs d’usage général ReliaGear d’ABB comprend les valeurs nominales triphasées communes de 15 à 750 kVA, mais les tensions et configurations varient en fonction de la valeur nominale. Les petits transformateurs de puissance d’ABB couvrent les applications monophasées d’équipement de 0,05 à 3 kVA.
Avertissement important
Cet article est destiné à des fins éducatives et d’information générale uniquement. Les travaux électriques doivent être réalisés par des électriciens agréés conformément aux codes et réglementations locaux. Consultez des professionnels qualifiés pour évaluer les besoins précis de votre installation système électrique.
