Transformateurs triphasés

Les transformateurs d’isolement triphasés

Les transformateurs d’isolement triphasés représentent le cas le plus courant dans les installations électriques. Leur rôle principal est de séparer deux circuits électriques, afin de renforcer la sécurité des utilisateurs et de limiter la propagation des perturbations électromagnétiques d’un réseau à l’autre.

Avec un couplage en Dyn11 (triangle au primaire et étoile + neutre au secondaire), ils permettent également de créer un neutre sur le réseau. Cette configuration est particulièrement utile lorsqu’il est nécessaire d’obtenir un schéma de distribution plus flexible.

Exemple concret pour ce transfo : si vous disposez d’un réseau triphasé 3 x 400 V AC, l’ajout d’un transformateur d’isolement triphasé permet de générer un neutre, offrant ainsi en sortie un réseau 3 x 400 V AC + N. Ce type de mise en œuvre est très répandu dans l’industrie et le tertiaire, notamment pour :

• alimenter des machines nécessitant un neutre pour leurs commandes,

• sécuriser des équipements sensibles face aux parasites électriques,

• adapter une installation existante sans modifier le réseau principal.

Le transformateur d’isolement triphasé est à la fois une solution de protection, de confort et de compatibilité électrique, ce qui en fait un élément incontournable dans de nombreuses installations professionnelles.

Les autotransformateurs triphasés

Un autotransformateur triphasé fonctionne de manière similaire à un transformateur triphasé classique, mais avec une différence fondamentale : l’enroulement est commun au primaire et au secondaire. Contrairement à un transformateur d’isolement, il ne fournit donc aucun isolement galvanique entre le réseau d’alimentation et l’installation raccordée.

Malgré cette particularité, l’autotransformateur présente plusieurs avantages majeurs :

• Taille et poids réduits : grâce à sa conception simplifiée, il est plus compact qu’un transformateur triphasé traditionnel.
• Coût plus économique : l’utilisation de moins de cuivre et de fer réduit le prix de fabrication.
• Polyvalence d’utilisation : il est idéal pour convertir une tension triphasée en une autre, ou pour créer un neutre selon les besoins de l’installation.
• Réversibilité : puisque l’enroulement est commun, l’autotransformateur peut fonctionner indifféremment dans un sens ou dans l’autre, ce qui facilite son intégration dans différents schémas électriques.

Schéma autotransfo triphasé 3 x 230 <-> 3 x 400 + N

En pratique, l’autotransformateur triphasé est particulièrement adapté lorsque la différence de tension entre l’entrée et la sortie est relativement faible, et que l’absence d’isolement galvanique n’est pas un problème. Il constitue alors une solution à la fois efficace, compacte et économique pour de nombreuses applications industrielles et tertiaires.

Les transformateurs BT/BT et HT/BT

Dans la famille des transformateurs triphasés, on distingue également les modèles destinés à l’adaptation des niveaux de tension : les transformateurs BT/BT (basse tension / basse tension) et HT/BT (haute tension / basse tension).

Transformateur BT/BT triphasé : il est utilisé lorsque l’on souhaite convertir une tension triphasée basse tension vers une autre valeur de basse tension. Par exemple, passer d’un réseau 3 x 400 V à un réseau 3 x 230 V pour alimenter certains équipements spécifiques. Ce type de transformateur est très courant dans les environnements industriels, où il permet de rendre compatibles différents matériels électriques.

Transformateur HT/BT triphasé : il est conçu pour abaisser une tension haute (ex. 20 kV) vers une tension basse utilisable par les installations (ex. 400 V). C’est le type de transformateur que l’on retrouve le plus souvent dans les postes de distribution électrique, garantissant la disponibilité d’une énergie adaptée aux besoins des usines, bâtiments ou infrastructures publiques.

Ces transformateurs jouent donc un rôle central dans la distribution et la sécurité électrique, en assurant la continuité de service et en protégeant les installations contre les risques liés aux écarts de tension.

Les transformateurs de puissance triphasés

Les transformateurs de puissance triphasés (ou transformateurs H59/H61) sont spécialement conçus pour gérer de fortes puissances et assurer la distribution de l’énergie dans les réseaux électriques. Leur rôle principal est d’élever ou d’abaisser la tension entre le réseau de production et le réseau de consommation, tout en garantissant une efficacité maximale et une grande fiabilité.

On les retrouve dans :

• les postes de distribution électrique, pour transformer la haute tension en basse tension utilisable,
• les centrales de production (solaire, éolienne, hydraulique, thermique), pour adapter l’énergie produite aux standards du réseau,
• les grands sites industriels, où des machines lourdes nécessitent une alimentation stable et continue.

Leur conception robuste et leur rendement élevé permettent de limiter les pertes d’énergie et d’assurer la sécurité des installations, même dans des environnements exigeants. Les transformateurs de puissance triphasés constituent ainsi un maillon essentiel de toute infrastructure énergétique moderne.

Les différents schémas de couplage des transformateurs triphasés

Le fonctionnement d’un transformateur triphasé dépend en grande partie du type de câblage choisi pour ses enroulements. Ce couplage influe sur la présence du neutre, sur la tension disponible en sortie et sur la capacité à équilibrer les charges. Voici les principaux schémas utilisés :

Le couplage en triangle (Δ)

• Les trois enroulements sont reliés bout à bout, formant un triangle fermé.
• Aucun neutre n’est disponible dans ce montage.
• Avantage : robuste et capable de supporter des courants déséquilibrés.
• Utilisation : alimentation de moteurs triphasés ou réseaux ne nécessitant pas de neutre.

Le couplage en étoile (Y)

• Un point commun (neutre) est créé en reliant ensemble les extrémités des trois enroulements.
• Permet de disposer d’un neutre en sortie, et donc de tensions composées (400 V) et simples (230 V).
• Avantage : grande flexibilité, idéal pour alimenter des circuits mixtes triphasés et monophasés.
• Utilisation : réseaux de distribution où l’on a besoin de prises monophasées.

Le couplage Zig-Zag (Z)

Symbole couplage Étoile / Zig-Zag

• Chaque phase est constituée de deux demi-enroulements répartis sur deux colonnes différentes.
• Permet d’obtenir un neutre très stable et de mieux équilibrer les charges asymétriques.
• Très utilisé lorsqu’il existe de fortes charges monophasées sur un réseau triphasé.
• Avantage supplémentaire : meilleure atténuation des courants harmoniques.

Quelques exemples de configurations possibles de couplages sur transformateurs triphasé

La configuration étoile / étoile ( Y / Y )

La configuration de couplage étoile/étoile (Yy) est l’une des plus utilisées dans les transformateurs triphasés lorsque l’on souhaite une parfaite symétrie entre le primaire et le secondaire. Dans ce montage, chaque enroulement est connecté à un point commun appelé neutre, qui peut être relié à la terre pour stabiliser les tensions et assurer la sécurité des installations. Ce type de couplage permet de distribuer aussi bien des tensions triphasées que monophasées (entre phase et neutre), ce qui le rend particulièrement adapté aux réseaux de distribution électrique. Il offre une bonne répartition des charges et limite les risques de déséquilibre entre phases, mais il peut présenter des problèmes d’harmoniques si le neutre n’est pas correctement géré.

Configuration couplage étoile / étoile ( Y / Y )

La configuration triangle / triangle ( Δ / Δ )

La configuration de couplage triangle/triangle (ΔΔ) est couramment utilisée dans les transformateurs triphasés lorsque l’on recherche robustesse et continuité de service. Dans ce montage, les enroulements primaires et secondaires sont chacun connectés en boucle fermée, sans point neutre. Ce schéma présente plusieurs avantages : il permet de maintenir le fonctionnement même en cas de perte d’une phase (mode en “triangle ouvert”), il supporte mieux les déséquilibres de charge et il supprime la circulation des courants de troisième harmonique. Le couplage ΔΔ est particulièrement adapté aux installations industrielles à forte puissance, où l’alimentation se fait uniquement en tension triphasée sans besoin de neutre.

Configuration couplage triangle / triangle (Δ)

Configuration la plus commune : Triangle / Étoile aussi appelée Dyn11 ( Δ / Y )

Le couplage Dyn11 (triangle/étoile + neutre) est le plus répandu dans les réseaux de distribution électrique moyenne et basse tension. Dans ce montage, l’enroulement primaire est raccordé en triangle (Δ), ce qui permet de réduire l’influence des harmoniques et d’équilibrer les charges, tandis que l’enroulement secondaire est câblé en étoile (Y) avec un neutre disponible et généralement mis à la terre. L’indice horaire 11 indique un déphasage de –30° entre la tension primaire et la tension secondaire, ce qui contribue à une meilleure compatibilité avec les réseaux. Ce couplage offre à la fois la robustesse du primaire en triangle et la polyvalence du secondaire en étoile, permettant d’alimenter aussi bien des charges triphasées que monophasées. C’est cette combinaison d’efficacité, de stabilité et de flexibilité qui en fait la solution privilégiée par la majorité des gestionnaires de réseaux et des installations industrielles.

Configuration couplage Dyn11 Triangle / Étoile (Δ)

Applications et cas d’utilisation des transformateurs triphasés

Indispensables à la distribution électrique et à l’industrie, les transformateurs triphasés assurent l’adaptation de tension, l’isolement galvanique, l’équilibrage des charges et la qualité de l’énergie. De l’atelier de production au data center, ils sécurisent les équipements, améliorent le rendement des installations et facilitent la conformité normative (mise à la terre, schémas de couplage, gestion des harmoniques).

Panorama rapide des usages (tableau récapitulatif)

Industrie et production

Dans les ateliers de mécanique, de robotique et de process, le transformateur triphasé assure l’adéquation entre la tension disponible et celle requise par la machine. Pour les équipements importés en 400 V alors que le site est en 230 V tri, on privilégie un transformateur 230 V → 400 V. Lorsque l’isolement galvanique est exigé (CEM, sécurité, instrumentation), on opte pour un transformateur d’isolement. Les lignes à moteurs bénéficient également d’autotransformateurs triphasés pour une adaptation économique et compacte.

Tertiaire, bâtiments et IT

Dans les immeubles tertiaires, hôpitaux et data centers, l’isolement des circuits sensibles (onduleurs, baies informatiques, secours) réduit les perturbations et renforce la continuité de service. Les transformateurs d’isolement 400/400 et les schémas de couplage de type étoile + neutre (ex. Dyn11 côté secondaire) assurent une qualité de tension irréprochable et une mise à la terre maîtrisée.

Énergies renouvelables et micro-réseaux

Pour le couplage d’onduleurs photovoltaïques ou d’aérogénérateurs au réseau, le transformateur triphasé permet l’adaptation de tension, la gestion du déphasage (indice horaire) et l’atténuation des harmoniques. Selon le design, on retiendra un modèle à isolement pour protéger le réseau des perturbations ou un autotransformateur lorsque la compacité prime.

Conversion tri → mono

Lorsqu’il faut alimenter une charge monophasée à partir d’un réseau triphasé (four, machine spéciale, banc de test), un transformateur tri-mono remplit ce rôle. Malheureusement cette technologie n’équilibre pas les phases, car la bobine centrale consomme deux fois plus que les bobines latérales. Le tri/mono limite l’échauffement et sécurise l’appareil raccordé.

Choisir la bonne architecture

• Isolement galvanique requis : privilégier un transformateur d’isolement.
• Adaptation simple de tension sans isolement : choisir un autotransformateur triphasé.
• Besoins en 230 V avec neutre : opter pour un transformateur 230 V / 230 V + N.
• Parc machines en 400 V sur réseau 230 V : utiliser un 230 → 400 V.
• Usage polyvalent, industriel ou ENR : voir la gamme transformateurs triphasés.

Questions fréquentes sur les transformateurs triphasés