Le cuivre et l'aluminium ont une incidence sur la résistance et la géométrie des enroulements. Comparez les transformateurs complets pour une application électrique et une configuration d'installation données.
Comparez les pertes garanties sur la base des mêmes essais. Vérifiez l'élévation de température, la résistance aux courts-circuits et l'ajustement des bornes pour chaque modèle proposé.
Vérifiez le matériau de chaque enroulement ainsi que le raccordement sur site. Réglez les problèmes liés aux justificatifs manquants avant de classer les offres en vue de l'attribution du marché.
Recevoir deux offres de transformateurs qui ne diffèrent que par le matériau des enroulements peut sembler simple, jusqu’à ce que l’on essaie de les comparer côte à côte. Le matériau des enroulements n’est qu’une propriété parmi des dizaines d’autres qui déterminent les performances d’un transformateur, son adéquation avec votre installation et son coût de fonctionnement. Ni le cuivre ni l’aluminium ne s’imposent d’emblée. Ce dont vous avez besoin, c’est d’une démarche rigoureuse : définir une spécification commune unique, vérifier quelles données reposent sur une base comparable et identifier les éléments manquants avant de pouvoir attribuer le marché en toute confiance.
Cet article passe en revue chaque étape de ce processus, en s'appuyant sur un exemple fictif de « même fonction » pour illustrer concrètement ce qui peut être décidé dès aujourd'hui, ce qui doit faire l'objet d'une demande, et pourquoi un prix de référence inférieur ou un seul chiffre de sinistre favorable ne suffit pas à trancher la comparaison.
Quels sont les changements subis par le cuivre et l'aluminium dans un enroulement de transformateur ?
La relation fondamentale est la suivante : R = ρℓ/A, où ρ est la résistivité du matériau conducteur, ℓ sa longueur et A sa section transversale. Le cuivre a une résistivité inférieure à celle de l’aluminium. Si l’on maintient constantes la géométrie et la température du conducteur, un conducteur en aluminium de même section qu’un conducteur en cuivre présentera une résistance plus élevée et, par conséquent, des pertes I²R plus importantes au niveau de l’enroulement pour un courant identique. La réponse pratique, comme le Note technique de Hammond Power Solutions explique que les concepteurs de transformateurs augmentent la section transversale du conducteur en aluminium afin de compenser sa conductivité plus faible. Une section transversale A plus grande réduit la résistance vers la cible, ρ, ℓ et la température de fonctionnement jouant chacun un rôle dans le choix final de la conception.
Cet ajustement ne se résume pas à un simple facteur multiplicateur. L'alliage du conducteur, la forme utilisée (fil, bande ou feuille), la géométrie de la bobine, l'isolation autour de chaque spire, la disposition des conduits de refroidissement, ainsi que les renforts structurels et les fixations constituent autant de choix de conception distincts qui interagissent les uns avec les autres. Le Note de référence sur la gamme Power Series d'Eaton Cooper La comparaison de modèles triphasés de 2,500 kVA montés sur socle illustre ce principe à l'aide d'un exemple documenté : les modèles entièrement en aluminium, entièrement en cuivre et à primaire en cuivre/secondaire en aluminium présentent la même puissance nominale et le même raccordement de tension dans l'exemple d'Eaton datant de 2016. À50% de charge, les trois modèles présentaient le même rendement arrondi, tandis que les rendements à pleine charge, les pertes à vide, les pertes en charge et les dimensions extérieures différaient d’une configuration à l’autre. Cela met en évidence un point important : une substitution de matériau à tension et puissance nominale (kVA) identiques ne produit pas simplement une version plus lourde ou plus légère de la même bobine, et n’établit pas non plus un ordre universel en matière de rendement ou de taille.
Des échantillons de conducteurs illustrent ces deux matériaux. La géométrie et la conception réelles de l'enroulement sont spécifiées par le fournisseur.
En matière d'approvisionnement, le rapport de routine du transformateur fini peut consigner la résistance mesurée des enroulements, la température d'essai et toute correction de référence applicable. Vérifiez les critères d’acceptation contractuels pour chaque valeur indiquée et traitez la garantie de perte sous charge séparément. Lorsque deux fournisseurs proposent des matériaux de conducteurs différents, ils proposent des conceptions différentes, et non des copies interchangeables d’une même conception dans laquelle un seul élément aurait été remplacé. La comparaison doit porter sur les unités proposées dans leur intégralité, et non sur des tableaux de résistivité des conducteurs.
Compare copper and aluminum winding materials through efficiency, dimensions, weight and mechanical considerations.
Alignez les deux offres de transformateurs sur le même niveau de performance
Avant de pouvoir comparer un montant figurant dans une offre à son équivalent dans une autre, tous les éléments relatifs aux travaux électriques et d'installation doivent être fixés et répartis. Une exigence ambiguë peut faire en sorte que les deux devis reposent sur des bases différentes. Il convient de clarifier ce point avant de classer les montants concernés.
Le cahier des charges doit couvrir, au minimum :
Note: kVA et phases
Tensions: Tensions entre phases HT et BT au niveau de la prise principale, ainsi que toutes les tensions aux différentes prises avec leur plage de valeurs
Fréquence: en Hz
Groupe vectoriel: y compris la configuration avec point neutre
Impédance: la valeur spécifiée, la base et la tolérance
Niveaux diélectriques: en HT et BT
Système d'isolation: type à immersion dans un liquide, étanche ou sous cloche, classe d'isolation
Mode refroidissement: la désignation requise (pour le fonctionnement en immersion dans un liquide, le code ONAN/ONAF/etc. et les performances que le transformateur doit être capable d'atteindre dans ce mode)
Conditions sur le chantier: plage de températures ambiantes, altitude, conditions environnementales particulières
Forme d'onde de charge: si des harmoniques sont présentes, elles doivent être déclarées
Service de garde en cas de panne: le défaut externe concerné sur le réseau, l'enroulement et la prise, la base de courant et la durée de coupure, afin de démontrer
Norme d'essai et édition: quelle édition de la norme IEC ou nationale s'applique aux essais de routine et aux essais de type ?
Matériau du conducteur d'enroulement: préciser si un matériau spécifique est obligatoire pour chaque enroulement, ou si l'un ou l'autre de ces matériaux constitue une alternative acceptable
Ce dernier point mérite une attention particulière. Les enroulements HT et BT peuvent utiliser des matériaux de conducteurs différents, comme le montre l'exemple d'Eaton. Le Caractéristiques techniques du transformateur de distribution Horizon Power autorise l'utilisation de cuivre ou d'aluminium dans le cadre de ses propres marchés et exige que soient précisés le matériau des enroulements, la construction, les procédés et les fixations. Lorsque l’un ou l’autre conducteur est acceptable, votre cahier des charges doit l’indiquer explicitement plutôt que de le laisser sous-entendu, et chaque offre doit préciser séparément les matériaux utilisés pour la haute tension et la basse tension, plutôt que de se contenter de mentionner « cuivre » ou « aluminium » au niveau du transformateur.
Si un fournisseur propose un écart par rapport à l'un des paramètres de service, cet écart doit être explicitement mentionné et évalué séparément. Comparer une unité ONANhermétique à une unité de type « conservateur », ou comparer une conception à impédance de 4% à une conception à impédance de 5%, sans tenir compte de cette différence, donnera un résultat sans signification.
Comparer les garanties relatives aux pertes à vide et aux pertes sous charge sur une base comparable
Les chiffres relatifs aux pertes comptent parmi les données les plus sensibles sur le plan commercial dans une comparaison de transformateurs, et ils font également partie de celles qui sont le plus souvent mal comparées. Deux chiffres figurant dans des cellules adjacentes d'un tableau comparatif peuvent avoir été mesurés dans des conditions différentes et ne peuvent donc pas être comparés directement.
Comparer les pertes sous charge pour une même paire d'enroulements, une même fréquence, une même prise, un même courant et une même température de référence, en utilisant une base de garantie commune.
Perte à vide Elle est mesurée à la tension d'excitation nominale et à la fréquence nominale, le transformateur étant à vide. La conception du noyau et du circuit d'excitation sont les principaux facteurs déterminants. La mention du matériau des enroulements ne suffit pas à elle seule à établir un classement fiable. Pour comparer les valeurs de pertes à vide entre deux offres, vous devez vérifier : la tension et la fréquence d'excitation utilisées, la prise mise sous tension, ainsi que le raccordement utilisé pour l'essai. Commencez par comparer les garanties sur une base identique. Vérifiez les mesures et les corrections correspondantes lorsque les rapports d'essai sont disponibles.
Perte de charge Il s'agit d'une valeur combinée qui inclut les pertes I²R dans l'enroulement ainsi que les pertes supplémentaires liées au courant alternatif et les pertes parasites — courants de Foucault dans les conducteurs de l'enroulement, pertes parasites dans les éléments structurels, etc. Elle est mesurée au courant nominal et à la fréquence nominale, pour une paire d'enroulements et une configuration de prises données. Pour comparer deux valeurs de pertes sous charge, il faut connaître : la paire d’enroulements testée, le courant utilisé, la fréquence, la position de prise et, surtout, la température de référence à laquelle le résultat a été corrigé.
La résistance des enroulements varie en fonction de la température. Une mesure brute de la perte totale de charge et une valeur rapportée à la température de référence peuvent différer, et la résistance des enroulements à elle seule ne permet pas de déterminer le sens ni l'amplitude de la variation totale. Le Méthode d'essai normalisée du ministère américain de l'Énergie pour les transformateurs de distribution Il s'agit d'un exemple limité à un cas particulier. Il corrige séparément les pertes ohmiques et les pertes parasites par rapport à la température de référence, en utilisant des termes de résistance d'enroulement dépendants du matériau. Utilisez la méthode et les conditions de référence convenues pour le transformateur et le projet concernés. Cela montre clairement qu'il n'est pas possible d'appliquer simplement un seul ajustement basé sur la formule I²R à une valeur totale de pertes en charge pour la ramener à une base de température commune. Les composantes ohmiques et parasites se corrigent différemment, et la répartition entre elles n’est pas universelle.
Pour que la comparaison entre deux offres soit réellement valable, celles-ci doivent toutes deux indiquer des valeurs de perte au chargement corrigées à la même température de référence contractuelle, garanties sur cette base, pour la même paire d’enroulements et la même prise. Si l’une des offres fournit une valeur brute mesurée et l’autre une valeur corrigée garantie, elles ne sont pas comparables — et l’écart entre elles ne peut être estimé de manière fiable sans connaître l’intégralité du protocole d’essai de la première offre.
IEC 60076-19-1:2023 traite de l'incertitude liée aux mesures de routine des pertes des transformateurs et des corrections à apporter aux erreurs connues dans la chaîne de mesure. Il convient de déterminer si la base de référence est manquante et de vérifier l'état de la garantie avant d'évaluer un écart. Une fois que les valeurs partagent une même base de référence, il convient d'examiner séparément l'incertitude de mesure, la tolérance prévue par le contrat et la règle de décision.
Une fois que ces deux chiffres de perte auront été ramenés à une base commune, le calcul du coût total de possession — fondé sur le profil de charge réel et le coût local de l'énergie — vous permettra d'obtenir une comparaison plus pertinente que les chiffres garantis pris isolément. L'article Pertes des transformateurs et coût total de possession : comparaison de deux devis développe cette analyse en détail.
Vérifier l'élévation de température, le refroidissement et les éléments attestant de l'isolation
L'élévation de température et les pertes constituent des garanties distinctes. Un transformateur présentant des pertes de charge satisfaisantes à la température de référence convenue peut néanmoins ne pas respecter la limite d'élévation de température des enroulements prévue par le projet dans les conditions de fonctionnement spécifiées. Vérifiez le système d'isolation et ses limites thermiques parallèlement aux données relatives à l'élévation de température.
Les quantités à comparer sont distinctes :
Élévation de la température des enroulements: l'augmentation de la température moyenne des enroulements au-delà de la température ambiante spécifiée, généralement déterminée par la mesure de la résistance lors d'un essai d'élévation de température
Élévation de la température au niveau des points chauds de l'enroulement: l'augmentation de la température de la partie la plus chaude de l'enroulement par rapport à la température ambiante de référence. La température absolue du point chaud et sa durée sont des facteurs déterminants pour le vieillissement thermique. IEC 60076-2:2011 traite de l'élévation de température, des méthodes de refroidissement et des essais applicables aux transformateurs à immersion dans un liquide.
Élévation de la température de l'huile ou du liquide concerné: une grandeur distincte, mesurée ou calculée, pour le liquide isolant
Température de référence de perte: la température à laquelle les pertes d'essai sont corrigées à des fins de comparaison ; elle ne correspond pas à l'élévation de température des enroulements
La désignation du mode de refroidissement — ONAN, ONAF, OFAF, etc. — indique comment la chaleur est évacuée. Elle ne permet pas à elle seule de déterminer quelle élévation de température des enroulements une unité spécifique atteindra sous une charge donnée, à une température ambiante et une altitude données. La température ambiante, l’altitude, la ventilation et le régime de fonctionnement réel peuvent influencer les performances de refroidissement. Vérifiez que les conditions sur site sont conformes aux critères de conception et d’essai. La question à se poser pour chaque offre est la suivante : quels éléments de conception ou rapports d’essai démontrent que l’unité proposée répond aux exigences du projet en matière d’élévation de température dans les conditions sur site convenues ?
Le cahier des charges d'Horizon Power relatif aux transformateurs de distribution prévoit des essais de type « élévation de température » pour chaque modèle de transformateur et exige la remise d'un rapport officiel. Si une offre mentionne une garantie relative à l'élévation de température mais s'appuie sur des résultats d'essais provenant d'une configuration ou d'une variante de refroidissement différente, sans expliquer en quoi ces résultats s'appliquent à l'unité proposée, cette garantie n'est pas étayée.
La durée de vie de l'isolation est influencée par la température de fonctionnement, en particulier par l'exposition cumulative aux points chauds. La relation entre les conditions de fonctionnement, le vieillissement de l'isolation et la durée de vie prévue dépend du profil de charge réel, de la température ambiante et du système d'isolation de l'unité concernée. Le matériau des conducteurs du bobinage ne permet pas à lui seul de déterminer une durée de vie fixe.
Vérifier les dimensions, le poids en ordre de marche et l'adéquation à l'emplacement d'installation
Les différences de dimensions et de poids entre un transformateur à enroulements en cuivre et un transformateur à enroulements en aluminium destinés au même usage peuvent être réelles, mais elles ne peuvent pas être déduites de manière fiable à partir de la densité du conducteur ou de la section transversale de la bobine. La seule façon de comparer l'encombrement physique consiste à comparer des plans d'ensemble soumis à un contrôle de révision qui indiquent les dimensions extérieures et incluent tous les accessoires mentionnés dans le devis : traversées, réservoir de conservation, radiateurs, boîtiers de commande, bornes de mise à la terre.
La comparaison effectuée par Eaton entre trois modèles d’une puissance de 2,500 kVA fait apparaître des dimensions extérieures différentes. Son tableau n’indique pas le poids des transformateurs une fois assemblés. Les masses en ordre de marche et d’expédition doivent être consultées dans la fiche technique de chaque modèle proposé. La relation entre le matériau des conducteurs et la taille finale de l’appareil dépend de la conception globale des bobines, de la géométrie du réservoir, du système de refroidissement et des raccords.
Aux fins de l'approvisionnement, veuillez vérifier chacun des éléments suivants à partir des plans et des fiches techniques fournis :
Dimensions extérieures sur les trois axes, accessoires indiqués compris
Poids en ordre de marche avec le chargement: la masse de l'ensemble complet, y compris le liquide isolant, telle qu'elle sera en service
Poids à l'expédition (sans liquide, le cas échéant) : élément pertinent pour le choix de la grue et du véhicule
Dispositif de levage, emplacements des anneaux de levage et capacité nominale
Dimensions de l'encombrement au sol et espaces libres nécessaires à l'entretien
Emplacements des entrées de câbles et dimensions des entrées des gaines et des barres omnibus
La configuration proposée nécessite-t-elle des précautions particulières lors de la manipulation ?
Ne confondez pas la masse en ordre de marche avec la masse de transport, et n'utilisez pas de calcul de densité de conducteurs pour estimer l'une ou l'autre. Si la fiche technique ne fait pas la distinction entre les deux, renseignez-vous.
Vérifier la résistance aux courts-circuits indépendamment de l'impédance
L'impédance du transformateur est utilisée pour la régulation de tension et le calcul des courants de défaut. La résistance aux courts-circuits désigne la capacité du transformateur à résister à l'échauffement et aux forces mécaniques provoqués par une surintensité due à un défaut externe. Vérifiez le courant efficace et la durée pertinents pour la charge thermique, ainsi que le courant de crête ou asymétrique pertinent pour la charge mécanique.
Le symbole d'impédance représente une valeur de spécification utilisée dans l'étude des défauts. Vérifiez séparément la résistance thermique et la résistance dynamique aux courts-circuits.
Ce sont deux choses totalement différentes, et le fait de mesurer l'une ne prouve pas l'autre. IEC 60076-5:2006 traite des effets des courts-circuits externes. Son champ d'application publié décrit les procédures de calcul de la résistance thermique, ainsi qu'un essai spécifique et des méthodes d'évaluation théorique des effets dynamiques concernés. Une mesure d'impédance, aussi précise soit-elle, ne constitue pas une démonstration de la résistance aux courts-circuits.
La capacité de résistance d'un transformateur dépend de la conception mécanique de l'enroulement : la géométrie et la section du conducteur, la disposition des spires et des disques, la structure de support entre les enroulements, le serrage axial et radial, ainsi que l'intégrité structurelle de l'ensemble bobine-noyau dans son ensemble. Deux conceptions présentant la même impédance peuvent utiliser des sections transversales, des formes, des matériaux et des dispositifs de support différents pour les conducteurs. Aucun des deux matériaux n’est intrinsèquement supérieur ; ce qui importe, c’est de savoir si la conception proposée a démontré sa capacité à résister aux conditions de défaut convenues.
Les justificatifs à demander à chaque fournisseur sont les suivants :
Le régime de défaillance du réseau au niveau de l'enroulement et de la prise concernés, y compris le courant efficace symétrique applicable et sa durée pour l'évaluation thermique, ainsi que la valeur de crête ou l'asymétrie pour l'évaluation mécanique
La méthode de calcul thermique et de validation dynamique prévue dans le contrat, y compris les essais spécifiques effectifs ou l'évaluation théorique applicable, ainsi que la manière dont elle couvre la conception proposée
Si la référence est mentionnée : quel modèle a été testé, en quoi la partie active proposée correspond à cette référence, et quelles sont les limites de configuration applicables
Vérification de la conformité du dispositif de serrage et de contreventement avec l'unité proposée
Le cahier des charges d’Horizon Power mentionne les essais de court-circuit comme un essai spécifique pouvant être choisi par l’acheteur, distinct du programme d’essais de routine. Il s’agit d’une disposition relative aux essais propre à l’acheteur. Le champ d’application de la norme IEC décrit également une méthode d’évaluation théorique des effets dynamiques, et le contrat précise les preuves acceptées par l’acheteur. Le point essentiel pour un acheteur comparant deux offres est qu’une déclaration d’impédance ne remplace pas les preuves de résistance aux chocs, quel que soit le matériau du conducteur utilisé.
Vérifier les transitions entre les enroulements internes et la compatibilité des bornes externes
Le matériau du conducteur d'enroulement influe sur plusieurs interfaces distinctes qui doivent chacune être évaluées séparément.
Identifiez le conducteur interne et la transition séparément du plot de raccordement proposé et de la cosse côté site. Les exemples illustrent les rôles des composants.
À l'intérieur du transformateur, les conducteurs de la bobine sont enroulés à partir de bandes, de fils ou de feuilles de cuivre ou d’aluminium. Les fils de raccordement reliant la bobine aux traversées peuvent être constitués du même matériau que la bobine ou passer à un matériau différent au moyen d’un raccord fabriqué en usine. Vérifiez la conception de la jonction proposée pour chacun des matériaux d’enroulement. Lorsqu’il existe une transition aluminium-cuivre, identifiez son emplacement ainsi que la conception mise en œuvre par le fabricant pour maintenir le contact électrique et l’intégrité mécanique. La note technique de HPS décrit spécifiquement le comportement de l’oxyde d’aluminium au niveau des connexions et la nécessité de conceptions protégeant l’intégrité des contacts. La nature et l’emplacement des transitions internes de matériaux doivent être indiqués par le fournisseur et figurer dans la documentation technique.
Au niveau de la douille ou de la plaque de raccordement, le transformateur présente une surface de raccordement externe. Le matériau de la plaque de raccordement, la disposition des boulons, les dimensions de la plaque et l'intensité nominale de celle-ci doivent correspondre au câble ou à la barre omnibus à raccorder côté site. L'enroulement et la plaque de raccordement externe peuvent être constitués de matériaux différents. Vérifiez le matériau réel de la plaque de raccordement à l'aide du plan ou de la fiche technique fournis.
Du côté du site, les câbles et les barres omnibus constituent une interface matérielle supplémentaire. Si l'acheteur raccorde des câbles en cuivre à l'aide de cosses en cuivre aux bornes du transformateur, et que la plaque de connexion est en aluminium, cette transition nécessite une homologation documentée du connecteur ainsi qu'une méthode d'installation. Le connecteur doit être adapté au courant, à la géométrie de la plaque de raccordement et aux matériaux spécifiques. Il ne s’agit pas d’une improvisation sur le terrain ; cela nécessite une documentation fournie par le fabricant.
En matière d'achats, vérifiez chacun des éléments suivants dans les deux offres :
Matériaux de bobinage pour HT et BT, indiqués séparément
Matériau des conducteurs internes et tout point de transition Cu/Al déclaré au sein du transformateur
Matériau des goujons de traversée ou des plaques de raccordement pour la haute et la basse tension
Disposition des vis des bornes et intensité nominale
Le matériau du câble ou de la barre omnibus et le type de cosses utilisés côté site
Documentation du fabricant confirmant la compatibilité de l'interface câble-plaque pour la combinaison concrète utilisée
La note d'Eaton sur la conception des conducteurs en cuivre par rapport à ceux en aluminium établit une distinction entre les connexions internes immergées dans un liquide et les interfaces externes exposées, soulignant ainsi qu'il s'agit là de questions distinctes en matière de conception et de documentation.
Comparer deux offres et combler les lacunes avant l'attribution du marché
Le tableau ci-dessous applique l'approche décrite ci-dessus à un scénario d'achat fictif. Un acheteur sollicite un transformateur de distribution ONAN, triphasé, d'une puissance de 1,000 kVA, tension entre phases de 11/0.4 kV, type Dyn11, fréquence de 50 Hz, à enrobage liquide scellé. Les deux offres respectent les mêmes exigences en matière de prise principale, d'isolation et d'impédance, de tracé des câbles, de forme d'onde de charge, de refroidissement, de température ambiante et d'altitude du site, de capacité de fonctionnement en cas de défaut sur le réseau et de base d'essai. Les deux matériaux de conducteurs sont autorisés, et les spécifications des matériaux HT et BT doivent être précisées. Les valeurs sont entièrement fictives et servent uniquement à illustrer ce qui peut et ne peut pas être déterminé à partir d’une soumission type de premier tour.
Article
Base commune
Offre A
Offre B
Décision
Conducteurs d'enroulement HT et BT
Le matériau doit être indiqué pour chaque enroulement ; les exigences techniques en matière de performances sont les mêmes.
Cuivre HT et cuivre BT.
Aluminium HT et aluminium BT.
Les deux déclarations relatives aux matériaux sont acceptables dans le cadre de cet appel d'offres fictif. Vérifiez les plans complets.
Perte à vide
Valeur garantie à la tension d'excitation spécifiée, à 50 Hz, avec prise commune et connexion d'essai.
0.90 kW garantis.
0.85 kW garantis.
B présente la garantie de rendement à vide déclarée la plus faible parmi les modèles comparables. Cela ne permet toutefois pas de déterminer le rendement global.
Perte de charge
Garantie au courant nominal, à 50 Hz, pour la même paire HT-BT et la même prise, par rapport à la température de référence de 75 °C stipulée dans le contrat.
8.1 kW, garantis selon les conditions demandées.
7.6 kW : valeur brute mesurée, sans indication de température de référence ni de statut de garantie correspondant à la demande.
Laissez la comparaison ouverte. Demandez une valeur corrigée et garantie sur une base commune. N'appliquez pas de correction I²R uniquement à la perte totale.
Élévation de la température et refroidissement
Enroulement du projet et exigences applicables en matière d'élévation de température du liquide en fonctionnement nominal ONAN, dans les conditions convenues.
Justificatifs de conception et garanties applicables identifiés pour le système de refroidissement proposé.
Même étiquette ONAN et garantie offerte ; les éléments fournis mentionnent une autre configuration sans explication quant à son applicabilité.
Demandez à B de mettre en concordance le dossier de conception, la variante et la charge. Un code de refroidissement ne prouve pas en soi une élévation de température.
Installation et poids
Même plan de projet et mêmes cotes, équipements indiqués dans le devis inclus, poids indiqués en condition de fonctionnement avec remplissage.
1,700 × 1,120 × 1,600 mm ; 2,850 kg à pleine charge.
1,760 × 1,190 × 1,650 mm ; 2,680 kg à pleine charge.
Les deux offres cotées correspondent à la pièce fictive selon les critères indiqués. Le modèle B est plus large et plus clair uniquement dans les configurations proposées. Vérifiez les informations relatives aux frais d'expédition et de manutention.
Résistance d'impédance et résistance aux courts-circuits
Même base d'impédance spécifiée, même régime de fonctionnement du réseau et mêmes caractéristiques thermiques et dynamiques définies par le contrat.
Une déclaration d'impédance et une déclaration d'applicabilité relative à la conception et aux éléments de référence ont été fournies.
Déclaration d'impédance uniquement ; aucune preuve de résistance aux courts-circuits n'a été fournie.
Le circuit B est ouvert en résistance de support malgré l'exigence d'impédance commune. Demander des justificatifs liés à la partie active proposée et au cycle de service en défaut convenu.
Enroulement du câble d'alimentation et interface avec le câble de chantier
Configuration identique pour l'acheteur en ce qui concerne les câbles et cosses en cuivre, le bloc de bornes, la disposition des phases et du neutre, ainsi que les espaces libres d'accès.
L'interface effective entre la plaquette et le câble/la cosse est décrite dans les plans fournis.
Le patin externe est répertorié, mais aucune confirmation de la compatibilité des ergots/de la géométrie n'est fournie, ni aucune indication concernant la transition interne applicable entre l'aluminium et la borne.
Demandez à B de vous fournir, le cas échéant, les justificatifs relatifs à la conception de l'interface adaptée et de la transition interne. Le métal d'enroulement ne permet pas de déterminer quel câble externe est acceptable.
Comparaison commerciale
À titre indicatif uniquement ; indice fictif normalisé des cours acheteurs, ne correspondant à aucune cotation ni à aucun cours de marché réel.
100 unités de l'indice des prix.
94 unités de l'indice des prix, avec des écarts techniques toujours ouverts.
B propose un prix initial inférieur et une garantie comparable sans frais de souscription. Aucune des deux options ne tient compte de la perte totale, de l'adéquation réelle à l'installation ou du coût attribué tant que les preuves restent en suspens.
Décision sommaire: L'offre A constitue actuellement la proposition technique la plus complète, sous réserve de l'approbation définitive des plans et des justificatifs, ainsi que de la confirmation des essais de routine effectués sur les appareils portant le numéro de série fourni. L’offre B doit rester en lice dans l’attente : d’un chiffre corrigé de perte de charge avec température de référence déclarée et statut de garantie sur une base commune ; d’une mise en concordance des justificatifs d’élévation de température avec la configuration de refroidissement proposée et les conditions du site ; de justificatifs de résistance aux courts-circuits liés à la partie active proposée et au régime de défaut convenu ; et de la documentation relative à l’interface câble-embase et à la conception de la transition interne. Le fournisseur fournit la garantie corrigée et les documents justificatifs. L’ingénieur électricien de l’acheteur vérifie les données thermiques et de résistance aux défauts, et l’équipe d’installation sur site confirme la conformité des bornes et des modalités de manipulation par rapport aux plans approuvés. Le service des achats compare ensuite à nouveau les offres techniquement conformes en utilisant la pondération commerciale du projet ou l’analyse du coût du cycle de vie complet.
La référence de pertes à 75 °C utilisée dans cet exemple correspond à une condition de comparaison stipulée dans le contrat. Elle ne correspond pas à l'élévation de température des enroulements de l'un ou l'autre des transformateurs, et son utilisation comme référence de pertes ne permet pas de tirer de conclusion quant à la température de fonctionnement des enroulements.
Ni ce tableau ni la section précédente ne permettent de désigner clairement le cuivre ou l'aluminium comme le meilleur matériau d'enroulement. Cette conclusion conditionnelle découle des garanties comparables offertes par ces deux propositions et des lacunes dans les éléments de preuve présentés.
Est-ce que le matériau des enroulements détermine quel transformateur est le plus efficace ?
Pas en soi, et pas dans un sens universel. Comme l’illustre l’exemple des trois configurations Eaton, les conceptions entièrement en cuivre, entièrement en aluminium et à conducteurs mixtes, pour un même service nominal, peuvent offrir un rendement pratiquement identique à un point de charge donné, même si leurs pertes à vide, leurs pertes en charge et leurs dimensions diffèrent. Le rendement à un point de charge spécifique résulte de la conception globale du transformateur — matériau et géométrie du noyau, configuration des enroulements, isolation et refroidissement — et non du seul matériau des conducteurs. La seule comparaison valable est celle entre les chiffres de pertes garantis, obtenus selon une base d’essai commune pour les unités spécifiques proposées, évalués au profil de charge prévu en service.
L'acheteur peut-il appliquer une correction de température afin de mettre les deux valeurs de perte de charge sur un pied d'égalité ?
À condition que la correction soit appliquée correctement et que les informations d'essai sous-jacentes soient disponibles. Les pertes de charge comportent deux composantes dont la correction varie en fonction de la température : la composante ohmique (I²R) de l'enroulement, qui dépend de la relation résistance-température du matériau conducteur, et la composante des pertes parasites, qui diminue généralement lorsque la température augmente. La méthode du DOE américain citée illustre des corrections distinctes et des termes de résistance des enroulements dépendant du matériau. La méthode d’essai applicable au projet et les conditions de référence régissent la comparaison effective. L’application d’un seul facteur d’échelle I²R global à une valeur totale de perte sous charge donnera un résultat erroné. Pour que la comparaison se déroule correctement, le fournisseur doit fournir la valeur corrigée et garantie sur la base commune stipulée ; on ne peut pas attendre de l’acheteur qu’il reconstitue cette correction à partir d’une valeur brute mesurée sans disposer du rapport d’essai complet.
Si les deux offres indiquent la même impédance, cela signifie-t-il qu'elles se comporteront de la même manière en cas de défaut ?
Une impédance déclarée égale sur une base commune constitue l'un des éléments pris en compte dans le calcul du courant de défaut. Le réseau d'alimentation, le type de défaut et la configuration jouent également un rôle important. Par ailleurs, la résistance thermique et mécanique du transformateur dépend des dimensions de ses conducteurs, de la géométrie de ses bobines, de leur support et de leur fixation. Conformément au contrat applicable, vérifiez le calcul thermique ainsi que les résultats des essais dynamiques spécifiques ou de l’évaluation théorique correspondant à la conception réelle et aux conditions de fonctionnement en cas de défaut.
Peut-on raccorder sans risque n'importe quelle cosse de câble directement au bornier du transformateur sans vérifier le matériau de ce dernier ?
Non. Le matériau de la plaque de raccordement, la disposition des trous de fixation et l’intensité nominale doivent correspondre au connecteur de câble utilisé. Lorsque la plaque est en aluminium et la cosse en cuivre — ou inversement —, la connexion nécessite un connecteur spécifiquement homologué, adapté à cette combinaison de matériaux, à l’intensité et à la géométrie de la plaque concernées. L’utilisation d’un connecteur non homologué au niveau d’un raccordement entre métaux dissemblables comporte le risque d’une connexion susceptible de se corroder, de surchauffer ou de subir une défaillance mécanique au fil du temps. La documentation du fabricant du transformateur relative aux raccordements doit préciser quels connecteurs sont homologués pour chaque configuration de bornes. Vérifiez l’interface externe homologuée sur les plans fournis, quel que soit le matériau des enroulements.
Pourquoi vérifier le numéro de série réel dans le rapport d'essai de routine ?
L'évaluation préalable à l'attribution du marché porte sur la conception proposée, les plans et les garanties. Demandez le rapport de routine correspondant au numéro de série concerné avant l'expédition ou la réception, comme convenu. Vérifiez que la résistance d'enroulement, les pertes à vide, les pertes sous charge et l'impédance, telles qu'elles sont consignées dans le rapport d'essai, correspondent aux conditions d'essai spécifiées, aux garanties et aux critères de réception applicables. Résolvez tout écart avant de réceptionner l'appareil. Le rapport de routine établit le lien entre ces mesures et le matériel livré.
Andy Huang est ingénieur senior et co-associé chez SUBIA Power et Subian Electric. Il rédige des articles sur les transformateurs, les sous-stations compactes et les appareillages de commutation moyenne et basse tension, en mettant l’accent sur les choix techniques liés à la définition des spécifications et à l’achat d’équipements de distribution d’énergie. Ses articles expliquent comment la tension, la capacité, l’impédance, le groupe vectoriel, le refroidissement et les conditions du site influencent le choix des équipements. Il aborde également les interfaces de protection, les essais de réception en usine, les rapports d’essais de routine, ainsi que les informations que les acheteurs doivent vérifier avant de passer commande. Ses guides techniques traitent des installations industrielles, des projets d’énergies renouvelables, du stockage d’énergie par batterie, de la recharge des véhicules électriques et des centres de données. Ils aident ainsi les ingénieurs, les entrepreneurs et les équipes d’approvisionnement à comparer les offres, à clarifier les exigences des projets et à poser aux fabricants des questions plus pertinentes.