MODELISATION DU COMPORTEMENT FREQUENTIEL DU TRANSFORMATEUR. DETERMINATION DES PARAMETRES DU SCHEMAEQUIVALENT PAR LA METHODE DES ELEMENTS FINIS EN GEOMETRIE 2D ET 3D

Knowledge and control of transient phenomena occurring in utility networks and electrical equipment such as transformers and lighting arresters, is actually of big interest. A transformer connected to a utility network has to support to several kinds of overvoltages. The study of these overvoltages is necessary for the determination of the material isolation. In this study, a local parameter equivalent circuit model has been deriveà for a shell-type power transformer. It is valid in the high frequency range and has been ; computed taking into account the real geometry given by manufacturer.The two and three-dimensional finite element methods have been applied, because it can include aU electromagnetic fields inside the transformer. These methods have been used to de termine the capacitive, inductive and resistive parameters of the equivalent circuit, by applying the electrostatic, magnetostatic and magnetoàynamic approximation respectively. Several 3D special shell-types have been used to compute the eddy CUITent los ses in the thin weakly conducting regions of the transformer (tank, magnetic .. coil and electrostatic screen). The influence of these eddy CUITents has been included in the inductive prut of the model. . . Once the equivalent circuit model parameters have been obtained, the time and frequency responses of the model have been computed in order to determine all resonant frequencies of the transformer. This model have been validated in a frequency range from 40kHz to 600kHz by comparing computed and measureà resonant frequencies . .La connaissance et la maîtrise des régimes transitoires qui apparaissent et se propagent sur les réseaux et dans le matériel électronique (transformateurs parafoudres, ... ) est un problème d'actualité. Relié au réseau électrique, un transformateur peut subir différents types de surtensions dont la connaissance permet d'évaluer les contraintes auxquelles sont soumises les isolations internes. La modélisation ducomportement à haute fréquence d'un transformateur industriel de type cuirassé, nous à conduit à élaborer un schéma électrique équivalent à constantes localisées et à paramètres constants, qui sont déterminés d'une manière précise en tenant compte de la géométrie réelle du transformateur.La méthode des éléments finis bi et tri-dimensionnels en électromagnétisme, nous a semblé intéressante à utiliser puisqu'elle est basée sur la détermination du champ électromagnétique régissant tout le comportement du transformateur. Cette méthode a été utilisée pour calculer les paramètres capacitifs, inductifs et résistifs du schéma équivalent, respectivement en électrostatique, magnétostatique etmagnétodynamique. Différents éléments spéciaux en 3D ont été utilisés pour évaluer les courants de Foucault dans les régions minces du transformateur (la cuve, le circuit magnétique et les écrans électrostatiques). On a pu montrer que ces courants affectent les valeurs des paramètres relatifs aux parties du bobinage qui leur sont géométriquement proches.Une fois les éléments du schéma équivalent calculés, nous avons effectué un calcul temporel et fréquentiel afin de déterminer les fréquences propres du transformateur. Nous avons pu valider notre modèle dans une gamme de fréquences allant de 40kHz à 600kHz. Les fréquences de résonances calculées, sont en bon accord avec celles mesurée