Les transformateurs doivent être testés dans des conditions aussi proches que possible de l’utilisation réelle afin d’évaluer précisément leurs performances. Le test de Sumpner, également appelé test dos à dos, permet à deux transformateurs identiques de fonctionner sous des conditions simulées de pleine charge sans nécessiter une charge externe importante. Il permet de déterminer la perte de fer, la perte de cuivre, l’efficacité, la régulation de la tension et le comportement de chauffage. Cet article fournit des informations sur son fonctionnement, la configuration du circuit, la procédure et les calculs.
Aperçu du test de Sumpner
Le test de Sumpner, également connu sous le nom de test dos à dos, est une méthode pratique pour tester un transformateur sous des conditions simulées de pleine charge sans charge externe. Il est utilisé pour déterminer des valeurs de performance de base telles que la perte de fer, la perte de cuivre, l’efficacité, la régulation de la tension et le comportement de chauffage.
Dans ce test, deux transformateurs identiques sont connectés de sorte que le courant pleine charge circule entre eux, tandis que l’alimentation ne fournit que l’énergie nécessaire pour couvrir les pertes. En raison de cette configuration, le test de Sumpner est utile lorsque le chargement direct serait coûteux, inefficace ou peu pratique.
Pourquoi le test de Sumpner est économique pour les grands transformateurs
Pour les grands transformateurs, la charge directe est souvent peu rentable car une charge externe importante est nécessaire pour absorber toute la puissance de sortie pendant l’essai. Cela entraîne un gaspillage énergétique élevé, un coût plus élevé et des dispositifs d’essai plus difficiles. Le test de Sumpner évite cela en créant des conditions de pleine charge tout en ne consommant que l’énergie nécessaire pour alimenter les pertes du transformateur. Cela en fait une méthode pratique et économique pour tester des transformateurs de grande capacité.
Bases de fonctionnement du test de Sumpner
Le test de Sumpner reproduit des conditions de fonctionnement proches de pleine charge en faisant subir simultanément la tension nominale et le courant nominal à deux transformateurs identiques, tandis que l’alimentation ne fournit que les pertes totales. Lorsque les primaires sont alimentées à la tension nominale, les deux transformateurs développent un flux normal à noyau, de sorte que la perte de fer se produit comme en service normal. Lorsque le courant nominal circule à travers les enroulements, une perte de cuivre en pleine charge est également produite. De cette manière, le test simule les conditions réelles de fonctionnement plus précisément que les tests en circuit ouvert et court-circuit réalisés séparément.
Exigences et configuration du circuit de l’essai de Sumpner
Exigences et configuration du circuit de l’essai de Sumpner
Exigences principales pour le test de Sumpner
Pour des résultats précis, le test de Sumpner nécessite deux transformateurs avec la même valeur nominale, le même rapport de tension, la polarité correcte et des caractéristiques d’impédance et de fonctionnement étroitement adaptées.
Configuration standard du circuit de l’essai de Sumpner
Dans la configuration standard, les enroulements primaires des deux transformateurs sont connectés en parallèle à travers l’alimentation nominale afin que les deux fonctionnent à la tension nominale. Les enroulements secondaires sont connectés en opposition en série. Une basse tension réglable est ensuite injectée dans la boucle secondaire pour faire circuler le courant nominal. Des instruments de mesure sont connectés pour enregistrer la tension appliquée, le courant de circulation et les relevés du wattmètre pendant le test.
Vérification de polarité dans le test de Sumpner
Avant le début du test, les connexions secondaires doivent être vérifiées soigneusement. Si la tension à travers les bornes libres des secondaires connectés en série est proche de zéro, la polarité est correcte et la connexion d’opposition est correcte. Si la tension mesurée est environ deux fois supérieure à la tension secondaire nominale, la connexion est incorrecte et les bornes doivent être réarrangées avant de poursuivre le test.
Procédures et relevés de mesurateurs dans l’essai de Sumpner
Avant de commencer le test, vérifiez toutes les connexions de l’instrument et confirmez la polarité correcte des enroulements secondaires. Ensuite, appliquez la tension nominale sur les enroulements primaires des deux transformateurs. Dans cette condition, les deux transformateurs fonctionnent au flux nominal, et le wattmètre primaire W1 mesure la perte combinée de fer des deux transformateurs.
Ensuite, injectez une petite tension réglable dans la boucle secondaire via le transformateur de régulation. Augmentez progressivement cette tension injectée jusqu’à ce que l’ampèremètre secondaire affiche le courant nominal en pleine charge. À ce moment-là, le wattmètre W2 mesure la perte combinée de cuivre pleine charge des deux transformateurs.
Si l’on observe la performance de chauffage, l’essai peut être poursuivi plus longtemps dans les mêmes conditions. Les relevés enregistrés sont ensuite utilisés pour déterminer les pertes, l’efficacité, la régulation de la tension et le comportement de montée de température des transformateurs sous fonctionnement simulé à pleine charge.
| Instrument | Ce qu’il mesure |
|---|---|
| Voltmètre primaire | Tension d’entrée nominale |
| Ampèremètre primaire | Courant total sans charge des deux transformateurs |
| Wattmètre W1 | Pertes combinées fer/noyau des deux transformateurs |
| Ampèremètre secondaire | Courant circulant pleine charge |
| Voltmètre secondaire | Condition secondaire pour la polarité et les tests |
| Wattmètre W2 | Perte cumulée en cuivre pleine charge des deux transformateurs |
Calculs de performance issus du test de Sumpner
Calcul des pertes dans le test de Sumpner
Si :
• W1 = perte de fer combinée des deux transformateurs
• W2 = perte cumulée en cuivre pleine charge des deux transformateurs
Alors pour un transformateur :
• Perte de fer par transformateur = W1 / 2
• Perte de cuivre en pleine charge par transformateur = W2 / 2
Ces deux valeurs représentent les pertes principales dans des conditions normales de fonctionnement et sont utilisées pour une évaluation de performance ultérieure.
Efficacité et régulation de la tension dans l’essai de Sumpner
Si un transformateur fournit une sortie de :
Sortie = V2 × I2 × cosφ
alors l’efficacité à pleine charge est :
Efficacité = Sortie / (Sortie + Perte de fer + Perte en cuivre pleine charge)
En utilisant les valeurs obtenues à partir du test, cela devient :
Efficacité = Sortie / [Sortie + (W1 / 2) + (W2 / 2)]
À une fraction de charge x, la perte de cuivre varie approximativement en x², donc :
Efficacité à x charge = Sortie à x charge / [Sortie à x charge + (W1 / 2) + x²(W2 / 2)]
Cela permet d’estimer l’efficacité à différents niveaux de charge et facteurs de puissance.
Régulation de la tension à partir du test de Sumpner
Le test de Sumpner ne mesure pas directement la régulation de la tension avec une banque de charge, mais fournit les données de perte nécessaires pour estimer la performance en pleine charge. En pratique, la régulation de la tension est généralement déterminée à l’aide d’une résistance et d’une réactance équivalentes obtenues à partir des données d’essai du transformateur. Pour cette raison, le test de Sumpner est principalement valorisé pour l’évaluation réaliste des pertes et du chauffage, tandis que la régulation est généralement estimée à partir des paramètres équivalents correspondants.
Avantages, limites et applications du test de Sumpner
Avantages du test de Sumpner
• Permet des essais dans des conditions proches de pleine charge sans charge externe importante
• Produit une perte de fer et une perte de cuivre en pleine charge en même temps
• Permet l’observation de la montée de température dans des conditions de fonctionnement réalistes
• Consomme beaucoup moins d’énergie d’entrée que la charge directe
• Fournit des données de performance plus pratiques que les tests séparés en circuit ouvert et court-circuit
Limitation principale
• Nécessite deux transformateurs avec le même rapport nominal et de tension
• Nécessite une polarité correcte et des caractéristiques d’impédance étroitement adaptées
• Peut donner des conditions de courant de circulation inexactes si les deux transformateurs ne sont pas bien adaptés
Applications du test de Sumpner
• Nécessite deux transformateurs avec le même rapport nominal et de tension
• Nécessite une polarité correcte et des caractéristiques d’impédance étroitement adaptées
• Peut donner des conditions de courant de circulation inexactes si les deux transformateurs ne sont pas bien adaptés
Conclusion
Le test de Sumpner est une méthode efficace pour évaluer la performance des transformateurs sous des conditions simulées de pleine charge. Lorsqu’un courant nominal circule entre deux transformateurs identiques, des pertes de fer et de cuivre se produisent simultanément, tandis que l’alimentation ne fournit que l’énergie nécessaire pour les couvrir. Cela permet une mesure précise de l’efficacité, de la régulation de la tension et du comportement de chauffage. En raison de son fonctionnement économique, le test dos à dos reste utilisé pour les essais de transformateurs.
Foire aux questions [FAQ]
Pourquoi deux transformateurs sont-ils utilisés dans l’essai de Sumpner ?
Faire circuler le courant pleine charge entre eux tandis que l’alimentation ne fournit que l’énergie nécessaire pour les pertes.
Le test de Sumpner peut-il utiliser des transformateurs non identiques ?
Il est préférable de le faire avec des transformateurs ayant la même capacité nominale, le même rapport de tension et la même impédance afin de maintenir des résultats précis.
Quels transformateurs sont testés en utilisant le test de Sumpner ?
Il est principalement utilisé pour les transformateurs de moyenne et grande capacité où la charge directe est impraticable.
Quels contrôles de sécurité sont nécessaires avant de commencer le test de Sumpner ?
Vérifiez la polarité correcte, vérifiez les connexions des instruments et augmentez progressivement la tension injectée.
9,5 Combien de temps le test de Sumpner peut-il durer ?
Il peut fonctionner longtemps car la puissance de l’alimentation ne correspond qu’aux pertes du transformateur.
Comment la hausse de température est-elle évaluée dans le test de Sumpner ?
Les pertes de fer et de cuivre surviennent simultanément, produisant des conditions de chauffage similaires à celles réelles de fonctionnement.
