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Protection primaire d’un transformateur

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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