Le dimensionnement commence par la charge réellement appelée simultanément, et non par la somme de toutes les puissances plaquées ni par une simple marge empirique. Convertissez la demande prévue en kVA, puis vérifiez le démarrage des moteurs, les harmoniques, les conditions ambiantes, la régulation de tension, les contraintes de court-circuit, la redondance et les extensions futures crédibles.
1. Définir le service du transformateur
Déterminez d’abord si le transformateur alimente un bâtiment, une ligne de procédé, un atelier ou des charges mixtes ; s’il fonctionne en continu ou par intermittence ; s’il doit démarrer de gros moteurs ; et si un autre transformateur assure la redondance. À puissance raccordée identique, une séquence d’exploitation différente peut imposer un autre dimensionnement.
2. Établir le bilan de puissance
Regroupez les charges par type et consignez la puissance raccordée, le facteur de demande ou de simultanéité, le facteur de puissance, le rendement des moteurs lorsqu’il est pertinent, le cycle de service et les données harmoniques. N’appliquez pas un facteur de foisonnement unique sans déterminer quelles charges peuvent fonctionner simultanément.
| Groupe de charges | Données à relever | Pourquoi c’est important |
|---|---|---|
| Éclairage et petits usages | kW raccordés, facteur de demande, FP | Généralement agrégés, mais les heures de fonctionnement et la part non linéaire peuvent différer. |
| Moteurs | kW mécaniques, rendement, FP, méthode de démarrage | La puissance absorbée en régime et la chute de tension au démarrage doivent toutes deux être vérifiées. |
| Charges d’onduleurs, variateurs de fréquence et redresseurs | kW/kVA, facteur de puissance réel, données harmoniques | Les courants harmoniques peuvent accroître l’échauffement et le courant de neutre. |
| Charges futures | Puissance et date prévue | Permet de justifier une marge d’évolution plutôt que d’appliquer un pourcentage arbitraire. |
3. Convertir la demande en kVA
kVA requis = demande en kW / facteur de puissanceMoteur exprimé par sa puissance mécanique à l’arbrekVA absorbés par le moteur = kW à l’arbre / (rendement × facteur de puissance)Additionnez les contributions simultanées. Lorsque les groupes présentent des facteurs de puissance sensiblement différents, le concepteur peut calculer les puissances complexes au lieu d’additionner simplement les kVA.
Exemple de calcul préliminaire
Un site comporte 300 kW de charges générales raccordées, avec un facteur de demande justifié de 0,75 et un facteur de puissance prévu de 0,90. Un moteur de 90 kW fonctionne simultanément avec un rendement de 94 % et un facteur de puissance de 0,88. Une marge documentée de 15 % est appliquée pour une extension à court terme.
Demande générale : 300 × 0,75 / 0,90 = 250 kVA
Puissance absorbée par le moteur : 90 / (0,94 × 0,88) ≈ 109 kVA
Demande actuelle : 250 + 109 = 359 kVA
Avec 15 % d’extension : 359 × 1,15 ≈ 413 kVAUne puissance normalisée de 500 kVA peut être envisagée, mais elle ne sera définitive qu’après les vérifications suivantes.
4. Vérifier ce que le total en kVA ne couvre pas
Démarrage des moteurs et chute de tension
La puissance en régime permanent ne garantit pas qu’un moteur puisse démarrer sans chute de tension excessive. Examinez le courant de rotor bloqué ou de démarrage, le temps d’accélération, la méthode de démarrage, l’impédance du transformateur, de la source amont et des câbles, ainsi que la sensibilité des autres charges raccordées.
Charges harmoniques
Les onduleurs, variateurs, redresseurs et chargeurs peuvent augmenter les pertes dans les enroulements et les pertes supplémentaires. Indiquez le type de charge, le facteur de puissance réel et, si disponible, le spectre harmonique du courant ou le THDi. Le choix de la puissance normalisée immédiatement supérieure ne suffit pas à traiter un service avec harmoniques.
Conditions ambiantes et installation
Précisez la température, l’altitude, l’installation intérieure ou extérieure, l’enveloppe, la ventilation, l’exposition solaire, la poussière, le brouillard salin, l’humidité et les conditions sismiques. Une enveloppe de transformateur sec ou une circulation d’air limitée peut réduire la capacité thermique ; des conditions non standard peuvent nécessiter une adaptation de conception.
Évolution et redondance
Rattachez la marge d’évolution à un plan d’extension réel. Un seul grand transformateur peut simplifier l’installation, tandis que deux appareils peuvent permettre l’échelonnement ou la redondance. Comparez les pertes à charge partielle, le schéma de manœuvre, le niveau de défaut, l’emprise du génie civil et la charge qui doit rester alimentée en cas d’indisponibilité.
5. Compléter la spécification électrique
| Rubrique | À confirmer |
|---|---|
| Tension et fréquence | Tensions assignées HT/BT, tension la plus élevée du réseau le cas échéant, et service à 50/60 Hz. |
| Groupe de couplage et neutre | Déphasage, disponibilité du neutre, mise à la terre et compatibilité pour la marche en parallèle. |
| Prises | Plage, pas et fonctionnement requis hors tension ou en charge. |
| Impédance | Courant de défaut, régulation de tension et partage de charge en parallèle. |
| Construction et refroidissement | Transformateur immergé dans l’huile, sec en résine moulée ou configuration propre au projet, avec régime de refroidissement. |
| Tableau des pertes | Pertes garanties à vide et en charge pour la puissance exacte, à la température de référence et selon la norme applicable. |
| Documents | Normes applicables, plans, rapports d’essais et exigences du marché de destination. |
6. Éviter les erreurs courantes de dimensionnement
- Additionner 100 % de toutes les puissances plaquées alors que certaines charges s’excluent mutuellement.
- Appliquer de nouveau un foisonnement à une demande maximale mesurée qui intègre déjà la simultanéité.
- Utiliser les kW mécaniques à l’arbre d’un moteur comme s’il s’agissait des kW électriques absorbés.
- Ignorer le démarrage des moteurs, les harmoniques ou les conditions ambiantes.
- Ajouter une marge future imprécise sans vérifier le tableau, les câbles et les protections.
- Choisir à partir du seul numéro de série du transformateur au lieu des paramètres et du tableau de pertes approuvés.
Informations à fournir pour une demande technique
Les gammes du catalogue permettent une première sélection. La fiche technique approuvée lors de l’offre et les études du projet doivent déterminer la puissance finale à commander.