Transformateurs pour variateurs de fréquence

Les transformateurs WR destinés aux applications à vitesse variable sont conçus pour s’intégrer aux systèmes nécessitant le contrôle de moteurs à induction. La configuration décrite par WR permet d’agir sur la tension et la fréquence appliquées au moteur afin d’en contrôler la vitesse. Ce type d’équipement est notamment utilisé dans des applications comme les systèmes de convoyeurs et les pompes, où la vitesse doit pouvoir varier en fonction des besoins de l’installation.

L’approche de WR repose sur une conception adaptée aux spécifications du projet. Les caractéristiques électriques, la construction des enroulements, les raccordements et l’intégration mécanique peuvent ainsi être définis en fonction de l’application et des équipements auxquels le transformateur doit être raccordé.

Conception

Le transformateur pour moteur à vitesse variable décrit par WR comprend un ensemble d’enroulements raccordés en série et en parallèle au moteur. Cette configuration permet d’ajuster la tension et la fréquence afin de contrôler la vitesse du moteur à induction.

WR fabrique également des autotransformateurs, qui utilisent un seul enroulement comportant différents points de prise afin d’augmenter ou de réduire la tension. L’entreprise indique que ce type de transformateur est notamment utilisé dans les entraînements à vitesse variable ainsi que dans certaines applications de stabilisation de tension et de conditionnement de puissance.

La configuration retenue dépend donc des caractéristiques de l’application. WR se spécialise dans la fabrication de transformateurs électriques à sec selon les spécifications du client, avec des capacités allant de 15 kVA à 30 MVA, des tensions pouvant atteindre 49 kV et une isolation de classe 220 °C.

Enroulements

Les enroulements peuvent être fabriqués en cuivre ou en aluminium et leur construction varie en fonction du niveau de tension et de la classe d’isolation requise.

Les bobines WR sont imprégnées sous vide selon le procédé VPI avec une résine de polyester. Cette imprégnation permet de limiter la pénétration d’humidité dans les enroulements et leur isolation et contribue à leur durabilité dans les environnements industriels exigeants.

Selon les caractéristiques du transformateur, les enroulements peuvent être construits par couches ou par disques. Pour certaines applications de basse tension, WR peut également utiliser du feuillard. Cette construction permet de réduire les pertes dues aux courants de Foucault et d’offrir une résistance accrue au court-circuit. Les prises d’ajustement sont positionnées à l’avant du transformateur afin d’en faciliter l’accès.

Noyau

Les noyaux WR sont fabriqués à partir d’un acier à grains orientés offrant une perméabilité magnétique élevée.

La densité du flux magnétique est maintenue sous le point de saturation afin de limiter les pertes du noyau et de contribuer à réduire le niveau sonore. Les tôles d’acier sont préparées avec précision, soigneusement empilées puis le noyau est imprégné sous vide avec une résine afin d’aider à prévenir la corrosion.

Le noyau est isolé électriquement, à l’exception d’un point raccordé au cadre à l’aide d’une bande de cuivre. Sur les unités de plus grande capacité, un entrefer peut également être intégré afin d’éviter la saturation et de permettre à l’air de circuler dans le noyau pour contribuer au refroidissement du transformateur.

Intégration

Dans une application à vitesse variable, l’intégration du transformateur avec les autres composantes du système électrique doit être prise en compte dès la conception.

WR offre une connexion standard de type « stub-up » utilisant des trous NEMA, avec ou sans connecteurs mécaniques. L’entreprise peut également fabriquer et installer des jeux de barres coordonnés avec les équipements de commutation basse ou haute tension. Des tresses flexibles peuvent être ajoutées afin de limiter la transmission des vibrations du transformateur vers les appareils qui lui sont raccordés.

Des chambres de transition peuvent également être intégrées afin de faciliter l’interface entre les câbles haute et basse tension. Elles fournissent un espace protégé pour les raccordements et permettent de séparer les différentes sections. Des supports de câbles peuvent être ajoutés pour faciliter une installation organisée et sécuritaire.

Le boîtier peut finalement être sélectionné selon les conditions d’utilisation. WR propose notamment des configurations NEMA 1 et NEMA 3R, avec possibilité d’ajouter des filtres contre la poussière, l’eau ou la neige. Des boîtiers en acier inoxydable sont aussi disponibles pour certaines conditions corrosives.

Essais et conformité

Chaque transformateur fabriqué par WR est soumis à un processus d’essais avant sa livraison.

Les installations de fabrication WR au Canada et aux États-Unis disposent de laboratoires certifiés ISO/IEC 17025. Les essais standards comprennent notamment les essais diélectriques, les pertes à vide et le courant d’excitation, la polarité, le ratio, la résistance ainsi que les pertes en charge et l’impédance.

Des essais optionnels peuvent également être effectués selon les exigences du projet, notamment l’élévation de température, le BIL, les décharges partielles et le niveau sonore. Les deux installations de fabrication de WR sont également certifiées ISO 9001:2015 et produisent les mêmes gammes de transformateurs électriques à sec selon les standards de fabrication nord-américains de l’entreprise.