LES CLES DU DIMENSIONNEMENT
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Tranformateur > Facteur K
La norme NF EN 50464-3 permet la détermination de la caractéristique de puissance d’un transformateur avec des courants de charge non sinusoïdaux. Elle présente le facteur K (Factor K en anglais), méthode utilisée en Europe.
Détermination du facteur K
La démarche fondamentale est de limiter l’échauffement du transformateur, néanmoins, il ne s’agit pas de calculer l’accroissement des pertes donc l’élévation de température mais de quantifi er le taux de déclassement du transformateur en fonction du spectre harmonique.
La norme NF EN 50464-3 fournit les éléments de calcul du facteur K selon la formule et les défi nitions suivantes :
Où :
- e : les pertes par courants de Foucault dues au courant sinusoïdal à la fréquence fondamentale (par exemple 50 Hz), divisées par les pertes dues à un courant continu égal à la valeur effi cace du courant sinusoïdal, toutes les deux à la température de référence ;
- n : harmonique de rang ;
-
I : valeur effi cace du courant sinusoïdal et, dans l’autre cas, du courant non sinusoïdal contenant tous les harmoniques, donnée par :
- In : la nième harmonique (amplitude ou valeur effi cace) ;
- Il : le courant fondamental (amplitude ou valeur effi cace) ;
- q : constante exponentielle qui dépend du type d’enroulements et de la fréquence. Cependant, les valeurs de constantes suivantes peuvent être utilisées comme approximation et comme guide : 1,7 pour les transformateurs avec des fils de sections rectangulaires ou circulaires à la fois pour les enroulements basse tension et pour les enroulements haute tension ; 1,5 pour les transformateurs ayant des enroulements à feuilles basse tension.
Exemple de calcul du facteur K
Pour trois hypothèses de spectre habituellement utilisées pour les réseaux triphasés industriels :
Spectre de base des courants harmoniques Ih = I1/h
Spectre selon norme IEC 60146-1-2 Ih = I1/(h-5.h)1,2
Spectre selon mesures effectuées sur variateur de vitesse standard (6 pulses + self 3 %)
Un facteur K de 1,116 signifi e qu’un transformateur de 1 000 kVA, chargé par des courants harmoniques (selon l’ hypothèse a) dispose d’une puissance utilisable de 1000/1,116 = 896 kVA sans risque d’échauffement anormal.
La norme CEI 60076-16 donne des exemples calculés d’accroissement des pertes supplémentaires et de leurs conséquences sur les pertes dues à la charge et les échauffements résultant.