Si vous êtes nouveau dans le monde de l'électricité, peu d'étiquettes semblent plus déroutantes que celle fixée sur le côté d'un transformateur. Elle commence généralement par un nombre et trois lettres : 25 kVA, 100 kVA, 1000 kVA. Ce nombre est la chose la plus importante concernant l'unité, pourtant presque personne n'explique ce qu'il signifie réellement. Ce guide corrige cela. En termes simples, il explique ce qu'est un transformateur kVA, ce que le nombre kVA vous indique, comment le convertir en ampères, et comment les ingénieurs choisissent la bonne taille. À la fin, la plaque signalétique aura du sens, et vous serez en mesure de répondre aux questions que les débutants posent le plus souvent.
Un verre de bière est une bonne analogie pour comprendre la différence entre kVA et kW. Dans ce cas, un verre plein de bière symbolise la puissance apparente qui est la puissance totale d'un transformateur. D'autre part, la bière dans ce cas serait la puissance réelle. La mousse repose sur le dessus de la bière, occupant une partie de l'espace dans le verre sans aucune utilité. De la même manière, il est important de préciser que le transformateur est évalué en kVA plutôt qu'en kW car le transformateur doit tenir compte de l'ensemble du verre, y compris la mousse.
Qu'est-ce qu'un transformateur kVA ?
A transformateur kVA est désigné comme un transformateur indiquant sa capacité à transporter de l'énergie mesurée en kVA. Le kV signifie kilo-voltage-ampère, où “kilo” signifie mille et volt-ampère est une unité de puissance électrique qualifiée de puissance apparente par les ingénieurs. Par exemple, un transformateur de 100 kVA est électriquement capable d'utiliser 100 000 volt-ampères à tout moment.
Le transformateur fait référence à une machine qui convertit l'électricité d'une tension à une autre. Par exemple, il peut changer la haute tension des lignes électriques en une tension utilisable pour le bâtiment ou de basse tension à haute tension pour la transmission à longue distance. Chaque fois que la tension a changé, il convient de noter qu'il existe une limite à la quantité de courant que le transformateur peut transmettre. Cette limite est appelée kVA.
C'est pourquoi les gens nomment couramment les transformateurs par leur capacité. Lorsqu'un électricien dit “nous avons besoin d'une unité de 500 kVA”, il décrit exactement combien de puissance le transformateur doit transporter. La taille physique, le poids et le prix évoluent tous avec ce nombre.
Que signifie réellement kVA ?
Une bonne compréhension d'un transformateur kVA nécessite une compréhension des trois types de puissance. Cela peut sembler compliqué, alors illustrons-le avec un simple diagramme.
La puissance apparente est définie comme la puissance totale mesurée en kVA, que le transformateur doit transporter.
La puissance réelle est la partie utile du courant mesurée en kW qui effectue un travail réel. Ici, on peut penser au moteur en marche ou à l'équipement de chauffage.
De plus, une partie de la puissance est appelée puissance réactive et est mesurée en kVAR. C'est la partie du courant qui n'effectue aucun travail.
La connexion de ces trois types de puissance est expliquée par le soi-disant facteur de puissance qui est un nombre mesurant entre 0 et 1.
En termes simples, l'essence de la formule est la suivante : kW = kVA * facteur de puissance.
Si vous avez un transformateur de 100 kVA fonctionnant à un facteur de puissance de 0,8, la puissance utile fournie par le transformateur sera de 80 kW. Le reste de la puissance sera consacré à la production de puissance réactive.
kVA vs kW : Pourquoi les transformateurs sont-ils évalués en kVA
Une question courante de ceux qui achètent des transformateurs pour la première fois est : “ Pourquoi ne notons-nous pas simplement les transformateurs en kilowatts comme nous le faisons avec les chauffages et les moteurs ? ” La réponse à cette question est simple. Les transformateurs génèrent de la chaleur en fonction du courant qui circule dans leurs fils ainsi que des tensions impliquées, indépendamment de l“” utilisation » de cette énergie.
Parce que la chaleur générée dépend de la charge appliquée, les transformateurs doivent être évalués par leur puissance apparente et non en kilowatts. Si vous utilisez uniquement des kilowatts avec un transformateur pour le dimensionner, vous risquez de le surcharger.
Comment calculer les ampères à partir d'un transformateur kVA
L'une des questions les plus fréquemment posées par les novices concerne l'ampacité d'un transformateur. Le terme amp fait référence aux ampères, qui est la mesure du courant électrique, et comprendre ce terme est crucial pour déterminer la taille des câbles, des disjoncteurs et des panneaux également. Heureusement, on peut déterminer le courant une fois qu'il connaît la tension, car le courant varie en fonction du nombre de kVA et de la tension.
La formule pour le calcul du courant dans le cas d'un transformateur monophasé est la suivante :
Courant = (kVA × 1000) ÷ Tension
Dans le cas d'un transformateur triphasé qui est utilisé dans la plupart des industries, il faudra inclure un nombre constant de 1,732 (la racine carrée de trois) lors du calcul du courant.
Le calcul est le suivant :
Courant = (kVA × 1000) ÷ (Tension × 1,732)
Voici plusieurs exemples calculés pour une meilleure compréhension :
Un transformateur évalué à 25 kVA avec une phase à une tension de 240 donnera environ 104 ampères.
Un transformateur triphasé évalué à 100 kVA avec une tension de 400 produira des ampères proches de 144.
Un transformateur triphasé évalué à 1000 kVA avec une tension de 480 produira 1203 ampères.
On peut remarquer que le nombre de kVA reste le même mais que les ampères sont différents en raison des différences de tension et cette tendance de la relation entre le courant et la tension est un concept clé.
VA, kVA et MVA : Comprendre les unités
Les personnes qui commencent souvent sont souvent confuses par l'unité de mesure concernant la capacité des transformateurs. Les différents termes référencés ont tous la même signification, qui est qu'ils mesurent la puissance apparente, mais décrivent simplement différents niveaux.
La plus petite unité de puissance est le VA (volt-ampère). La puissance associée à un volt-ampère est une quantité minimale utilisée dans des transformateurs de contrôle spécifiques.
L'unité suivante est le kVA (kilovolt-ampère), qui est égal à mille volt-amperes. C'est l'unité de mesure utilisée dans la plupart des transformateurs de distribution, faisant du kVA l'unité principale de puissance utilisée dans l'industrie électrique.
Ensuite, il y a MVA (mégavolt-ampère), qui est égal à mille kilovolt-amperes, ou un million de volt-amperes. Cette unité n'est utilisée que dans les très grands transformateurs que l'on trouve dans les sous-stations.
Cela signifie que tout transformateur avec une capacité de-kVA peut être écrit comme MVA sans perdre de son sens. Après avoir compris que ces termes ne signifient que le nombre de zéros, déterminer la capacité du transformateur ne sera pas difficile dans ce cas.
Tailles courantes de transformateurs kVA et ce qu'ils alimentent
Les transformateurs sont fabriqués dans un certain nombre de tailles standard, et la gamme correspond généralement à l'utilisation du transformateur.
Dans la petite gamme qui inclut un transformateur de 25 kVA ou 50 kVA, vous avez des transformateurs capables d'alimenter de petits groupes de maisons, de fermes, de magasins ou d'installations de contrôle.
La gamme intermédiaire comprend des puissances comme les transformateurs de 100 kVA, 250 kVA et 500 kVA qui sont utilisés pour alimenter des zones résidentielles, des bâtiments commerciaux, des écoles et des besoins d'industrie légère.
Pour la grande gamme de transformateurs, vous pouvez prendre un transformateur de 1000 kVA ou plus, comme dans le cas d'un transformateur de 1600 kVA, qui peut être utilisé directement pour des usines et de tels grands établissements.
Dans cette catégorie, la très grande gamme comprend des puissances comme les transformateurs de 2000 kVA et plus qui peuvent être utilisés pour répondre aux besoins des industries lourdes et des infrastructures majeures, y compris d'énormes besoins en distribution d'électricité.
Lors du choix d'un transformateur, il est également important de prendre en compte les charges futures et pas seulement les exigences de charge actuelles.
Comment choisir la bonne taille de transformateur kVA
Choisir un transformateur est un équilibre. Trop petit, il surchauffe, se déclenche et vieillit prématurément. Trop grand, vous gaspillez de l'argent et faites fonctionner l'unité de manière inefficace à faible charge. Les professionnels suivent quelques règles simples pour obtenir dimensionnement de transformateur kVA juste.
- La première chose à faire est de déterminer la charge réelle. Il faut calculer la capacité totale en kW pour les systèmes qui seront alimentés par ce transformateur et la convertir en kVA en utilisant le facteur de puissance attendu.
Ne planifiez pas pour la charge moyenne, mais pour la charge maximale. La consommation d'électricité est un processus dynamique, ce qui signifie qu'il y aura des pics comme celui d'une journée chaude lorsque tout le monde utilise ses climatiseurs à pleine vitesse. Le transformateur doit être préparé à ce genre de situations de pointe.
Respectez la règle des 80 %. Le conseil général est d'utiliser le transformateur avec une capacité de charge ne dépassant pas 80 % de son classement kVA. De cette manière, il sera capable d'accommoder la croissance future de la charge et les pics de demande soudains sans surchauffer.
Pensez à l'avenir. S'il y a des raisons de croire que les exigences de charge vont augmenter à l'avenir, alors le prochain transformateur standard devrait être acheté maintenant au lieu de devoir remplacer le transformateur plus tard. 
Transformateurs kVA à sec vs à huile
Le transformateur kVA est divisé en deux grands types, qui diffèrent par le mécanisme de refroidissement et d'isolation. Le transformateur à sec utilise l'air pour le refroidissement et une isolation en résine solide pour la conception, ce qui en fait une option sûre pour les installations intérieures telles que les bâtiments résidentiels, les bureaux et les tunnels. Les transformateurs immergés dans l'huile utilisent de l'huile pour l'isolation et également pour refroidir les parties des bobines. Ce type de transformateur fonctionne plus efficacement par rapport aux transformateurs à sec, ce qui lui donne une préférence dans les sous-stations extérieures.
Ces transformateurs ont la même classification, ce qui signifie qu'un transformateur de 1 000 kVA aura le même kVA qu'il soit classé comme transformateur à sec ou transformateur immergé dans l'huile. Lors de la vérification des devis reçus, veuillez vous assurer de comparer le même kVA.
Comment lire une plaque signalétique de transformateur kVA
Une fois le nombre de kVA en place, les informations restantes deviennent relativement simples à comprendre. La plaque métallique attachée sur le côté de chaque transformateur kVA fournit des informations fondamentales que même les novices en kVA peuvent comprendre :
Puissance nominale. C'est le nombre de kVA qui aura maintenant du sens pour vous.
Tensions nominales. Celles-ci indiquent respectivement la valeur de la tension d'entrée et de la tension de sortie, par exemple 11 000 V / 400 V. Elles montrent à quel point la tension est modifiée à la hausse ou à la baisse.
Phase et fréquence. Cela indique si l'unité a une tension monophasée ou triphasée et sa fréquence de fonctionnement, 50 Hz ou 60 Hz par exemple.
Impédance. Cela est généralement indiqué en pourcentage et varie entre 4 et 6 pour cent. Cela détermine la stabilité de la tension et combien de courant de défaut va circuler. Plus l'impédance est faible, plus la tension sera rigide, mais plus le courant de défaut sera important.
Refroidissement et élévation de température. Cela vous donne un certain nombre de codes, y compris ONAN pour les transformateurs fonctionnant avec de l'huile.
Transformateurs kVA Subian Power
Jiangsu Subian Power Equipment Co., Ltd. est un fabricant chinois de haute technologie de transformateurs de puissance et de distribution classés 110 kV et en dessous, ainsi que de sous-stations préfabriquées et d'appareils de commutation haute et basse tension. Fondée en 2019 à Xuzhou, dans la province du Jiangsu, Subian exploite un site de 30 000 mètres carrés et fournit des équipements pour les services publics, les énergies renouvelables, les projets industriels et d'infrastructure. Parce qu'elle construit les deux technologies en interne, Subian peut fournir le bon transformateur kVA pour presque n'importe quelle charge et environnement :
- Pour des applications intérieures propres et sûres contre les incendies, les transformateurs à sec incluent le transformateur sec en résine époxy SCB 6-10 kV et le transformateur sec en alliage amorphe SCBH 10 kV à faibles pertes.
- Pour les sous-stations extérieures et la distribution des services publics, les transformateurs immergés dans l'huile incluent le transformateur de distribution immergé dans l'huile 6-10 kV pour un service fiable et à faibles pertes.
À travers ces gammes, Subian couvre les petites, moyennes et grandes transformateur kVA tailles décrites ci-dessus, et son équipe d'ingénierie peut adapter la puissance kVA, la classe de tension, le type de refroidissement et l'enceinte à votre projet. Si vous connaissez votre charge mais pas votre taille, l'équipe peut vous aider à calculer le bon dimensionnement de transformateur kVA avant que vous ne demandiez un devis.
Questions Fréquemment Posées
Combien d'ampères un transformateur de 2000 kVA peut-il fournir ?
Cela dépend de la tension. Sur la base de la formule de calcul des transformateurs triphasés, un transformateur classé à 2000 kVA délivre environ 2 406 ampères à une tension de 480 V. Il est d'usage d'arrondir ce chiffre à environ 2 400 ampères. À une tension inférieure de 208 V, cette unité est capable de plus de 5 500 ampères, la raison étant qu'une tension plus basse signifie un courant plus élevé, ce qui équivaut à la même quantité d'énergie consommée. Il est important de comprendre que les ingénieurs conçoivent généralement le fonctionnement des transformateurs à environ 80 % de la capacité maximale nominale, donc le courant opérationnel sera inférieur à celui réalisable.
Combien de maisons un transformateur de 100 kVA peut-il alimenter ?
Le nombre correct peut varier d'une situation à l'autre et dépend de la demande de puissance de pointe spécifique de chaque maison ainsi que du nombre d'autres maisons utilisant de l'énergie au même moment (le soi-disant facteur de diversité). Un transformateur de 100 kVA peut desservir environ l'un des types de maisons suivants : environ 5 grandes maisons entièrement électriques avec des chargeurs de VE, environ 14 maisons conformément aux directives de planification des services publics normales, ou 20-30 maisons ou appartements normaux avec une demande légère. Par conséquent, la meilleure solution est de réaliser une étude de charge appropriée qui estime la demande de pointe plutôt que de faire une estimation rapide sur le nombre de “ maisons par kVA ”, ce qui est connu pour contribuer à la surcharge des transformateurs.
Que signifie un transformateur de 25 kVA ?
Un transformateur ayant une capacité de 25 kVA serait donc une petite unité en termes de capacité de puissance avec un 25 kVA (c'est-à-dire 25 000 volt-ampères). Ainsi, cela se traduit par une sortie d'environ 20 kW de puissance utile avec un facteur de puissance de 0,8. À 240 volts dans la connexion monophasée, cela signifie que cette unité tire environ 104 ampères. En général, ce type d'unité est utilisé dans de petits transformateurs de distribution qui alimentent un nombre limité de maisons, de fermes ou de petites entreprises.
Quelle est la taille d'un transformateur de 1000 kVA ?
Les dimensions et le poids d'un transformateur classé à 1000 kVA sont significatifs, avec une moyenne d'environ 2 mètres dans toutes les dimensions. Un transformateur typique rempli d'huile mesurerait environ 1,8 à 2,1 mètres de longueur, 1,1 à 1,4 mètres de largeur et 1,5 à 1,9 mètres de hauteur, ce qui fait que le poids d'un tel transformateur se situe entre environ 2800 kg et 4000 kg, huile comprise. Un transformateur de type sec aurait des dimensions et un poids presque similaires, estimés entre 1800 et 2500 kg.
Références
- IEC — Normes de transformateurs de puissance IEC 60076
- IEEE — Normes et guides de chargement des transformateurs C57
- NFPA — Code électrique national, Article 450 Transformateurs
- Portail d'ingénierie électrique — Dimensionnement et calculs de transformateurs
- Wikipédia — Aperçu des transformateurs et des transformateurs de distribution
Conclusion
Une fois que vous savez que le nombre sur la plaque signalétique est la puissance apparente que l'unité peut supporter en toute sécurité, tout le sujet s'ouvre. Un transformateur kVA est classé en kVA car cette mesure capture la charge totale que les enroulements ressentent, une formule simple transforme cette classification en ampères, et un bon dimensionnement signifie planifier pour le pic avec une marge de sécurité. Que votre projet nécessite une petite unité de distribution ou un grand transformateur de sous-station, Subian Power construit à la fois des transformateurs de type sec et immergés dans l'huile transformateurs kVA sur toute la gamme et peut vous aider à choisir la bonne classification pour votre charge. Pour dimensionner une unité ou demander un devis, contactez le équipe d'ingénierie de Subian Power.