Modelisation parallele du transfert de chaleur dans un transformateur a sec

Les transformateurs sont des elements essentiels dans les reseaux de distribution car ils assurent la conversion de la haute tension delivree par les lignes de puissance, en tension utilisable soit dans les secteurs residentiels ou les secteurs industriels. Le procede de fabrication de ce type d'appareils a connu, dans les dix dernieres annees, des changements importants au niveau de la composition des fluides de refroidissement et de la configuration des bobinages. Bien que nous retrouvions encore a l'interieur de certains transformateurs des fluides tels que les huiles minerales, des hydrocarbures de haute temperature et de la silicone, les nouvelles lois environnementales contraignent de plus en plus l'industrie a remplacer les unites remplies de fluides polluants, par des dispositifs de type sec. D'un autre cote, les pertes associees a la transformation de la puissance sont souvent prises comme une mesure du rendement d'un dispositif de transformation, fait par lequel on cherche de plus en plus a remplacer le cuivre, dans les enroulements des bobinages d'un transformateur, par des conducteurs plats en aluminium qui permettent une plus haute montee de temperature pour un meme niveau de charge. Pour un meme poids par masse, l'aluminium conduit deux fois plus de courant que le cuivre. A ce meme effet, on preconise l'utilisation de supraconducteurs pour des raisons evidentes en matiere de reduction totale des pertes. Il n'est pas surprenant, par ailleurs, qu'il se fasse des travaux de recherche sur l'utilisation de la technologie de l'etat solide, pour remplacer en totalite la configuration actuelle des dispositifs de transformation, dans le but de pouvoir atteindre le plus bas niveau possible de pertes [1].; Presque toute methode de production ou conversion d'energie est accompagnee d'un phenomene physique de transfert de chaleur. Comme de tels phenomenes ont un grand impact dans la conception et le fonctionnement des transformateurs, il est important de pouvoir les predire quantitativement pour prevenir des eventuels dangers et assurer au maximum les benefices economiques. Ce qui se traduit par une operation plus efficace et plus securitaire de l'appareillage de production ou de distribution electrique. Jusqu'a tres recemment la modelisation du transfert de chaleur dans les transformateurs a ete realisee avec un certain degre de precision a l'aide de deux methodes numeriques distinctes. Celle de l'utilisation d'un code de transfert de chaleur par conduction et celle de l'utilisation d'un code base sur la dynamique des fluides. Dans le premier cas les codes electromagnetiques utilisent les equations de Maxwell, entre autres, pour le calcul d'une distribution de champ qui permet d'evaluer une dissipation de puissance en termes de pertes par induction de courants dans le circuit magnetique et la partie structurale des transformateurs. Une dissipation de puissance supplementaire est associee a la circulation des courants dans les conducteurs electriques des bobinages. Par la suite l'equation de Poisson est utilisee pour faire les calculs de la distribution de temperature resultante. A l'aide d'une telle approche il est possible seulement de modeliser un transfert de chaleur par conduction. (Abstract shortened by UMI.)...