Gérer l'augmentation du courant d'appel du transformateur

Les nouveaux niveaux d'efficacité du département américain de l'énergie (DOE) pour les transformateurs de distribution de type sec basse tension sont entrés en vigueur au début de 2016. Techniquement connus sous le nom de CFR titre 10 chapitre II partie 431 (dans l'annexe A de la sous-partie K 2016), les nouvelles exigences d'efficacité sont plus communément appelées les niveaux d'efficacité DOE 2016.

Pour atteindre ces nouveaux niveaux d'efficacité, les fabricants peuvent utiliser diverses stratégies de conception, notamment l'utilisation d'acier de haute qualité, l'abaissement du niveau d'induction du noyau et l'utilisation de différentes constructions de noyau. Cependant, ces modifications de conception peuvent également avoir un impact sur d'autres caractéristiques du transformateur, notamment la taille, le coût et les caractéristiques du courant d'appel.

Bien que les changements de taille et de coût du transformateur soient des considérations importantes, ces informations peuvent être facilement obtenues auprès du fabricant. La troisième variable identifiée ci-dessus, le courant d'appel, peut être moins évidente mais tout aussi importante lors de la conception d'un système avec de nouveaux transformateurs conformes DOE 2016.

Le courant d'appel est une considération importante lors de la sélection d'un dispositif de protection contre les surintensités (OCPD) pour protéger le transformateur. S'il n'est pas correctement dimensionné, l'OCPD peut fonctionner pendant le démarrage du système et empêcher le transformateur de s'activer.

Dans le passé, de nombreux ingénieurs concepteurs ont tiré parti de la norme NFPA 70 : National Electrical Code (NEC) article 450 tableau 450.3(B) et ont dimensionné les OCPD primaires pour les transformateurs de type sec de distribution basse tension à pas plus de 125 % de l'ampère primaire à pleine charge (FLA) du transformateur. Avec l'OCPD primaire dimensionné à 125 %, le transformateur est alimenté avec le câble et le conduit les moins chers, ce qui fournit une protection adéquate contre les surcharges et les courts-circuits pour le fil et pour le transformateur. De plus, la protection est bien inférieure à la courbe d'endommagement du transformateur (la norme NEMA 206 exige que le transformateur supporte 20 à 25 fois le courant nominal à pleine charge pendant 2 secondes pour les transformateurs de type sec standard). L'autre facteur permettant à cette sélection de fonctionner est que les courants d'appel du transformateur étaient généralement de 4 à 10 fois sa valeur nominale FLA primaire.

Cependant, avec l'avènement de la législation DOE de 2010, le désir d'utiliser des transformateurs à plus haut rendement et l'application accrue du facteur K et des transformateurs spécialisés, l'industrie a commencé à subir des déclenchements intempestifs de l'OCPD primaire lorsqu'il était dimensionné à 125 %.

Et maintenant, avec la possibilité de courants d'appel encore plus élevés à la suite du DOE 2016, ce sujet prend une importance supplémentaire. Aujourd'hui, il n'est pas rare que les courants d'appel maximaux théoriques des transformateurs soient aussi élevés que 20 à 30 fois le FLA primaire des transformateurs.

Lorsque cette possibilité de courants d'appel plus élevés est aggravée par les nombreuses variations dans les méthodes de construction et les matériaux entre les fabricants, et même entre les types/calibres de transformateur du même fabricant, il devient extrêmement important pour les ingénieurs de vérifier les valeurs du courant d'appel.

Pour aider les clients à relever ce nouveau défi, certains fabricants conçoivent et testent des transformateurs DOE 2016 standard (ou les plus courants) pour permettre à l'OCPD primaire d'être dimensionné à 125 %. Cependant, cela peut ne pas être le cas de tous les fabricants. Si l'OCPD primaire doit être dimensionné à plus de 125 %, l'ingénieur concepteur peut tirer parti du tableau NEC 450.3(B) (dimensionnement de l'OCPD jusqu'à 250 %) et de l'article NEC 240.21 pour éviter d'avoir à fournir un OCPD de circuit secondaire au niveau du transformateur lors de l'alimentation d'un panneau d'éclairage ou d'une charge.

Il est également important de noter que les valeurs d'appel publiées par le fabricant sont le plus souvent descriptives des transformateurs qui sont alimentés à partir de l'enroulement primaire, qui sont les enroulements extérieurs d'un transformateur. Si le transformateur est alimenté en inverse et alimenté à partir de l'enroulement secondaire - les enroulements internes - vous pouvez vous attendre à ce que les valeurs d'appel soient considérablement plus élevées. Pour résoudre ce problème, les ingénieurs doivent toujours faire attention à la rétro-alimentation dans les applications supérieures à 75 kVA et sélectionner le plus grand OCPD autorisé par le code.

Comme indiqué dans cette colonne, il est essentiel que les ingénieurs de conception soient conscients des courants d'appel pour les transformateurs de distribution de type sec basse tension, en particulier dans notre monde moderne à haut rendement. N'oubliez pas de toujours consulter l'étiquetage NEC et de consulter les fabricants avant l'installation.

Greg J. Hausman est ingénieur d'application senior chez Eaton, avec plus de 35 ans d'expérience dans l'industrie des équipements de distribution électrique. Il est un membre actif de l'IEEE, de l'Association internationale des inspecteurs en électricité et de la NFPA.

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