Les anciens onduleurs triphasés portaient un lourd transformateur de sortie; la plupart des modernes en sont dépourvus. Voici ce que faisait ce transformateur, pourquoi il a disparu, et quand on le veut encore, y compris la question de l’isolation.
Pendant des décennies, un onduleur triphasé portait un gros transformateur de fer à la sortie de l’onduleur (la partie qui reconstruit le courant), et bien des unités installées en ont encore un. Il n’était pas là par hasard, il accomplissait un vrai travail, et comprendre ce travail est la seule façon de juger si son retrait coûte quelque chose sur votre site.
Le transformateur procurait une isolation galvanique entre l’onduleur et la charge : aucune liaison électrique directe, seulement un couplage magnétique. Cette isolation offrait une séparation propre des mises à la terre, bloquait le courant continu et le bruit de mode commun avant qu’ils n’atteignent la charge, et permettait de dériver un neutre neuf en sortie. Elle rendait aussi l’unité robuste et tolérante aux défauts. Un gros transformateur est difficile à endommager; il encaisse les courts-circuits et les forts courants d’appel, absorbe les transitoires et donne à l’étage de sortie une grande tolérance aux mauvais traitements du côté charge. Sur une entrée à trois fils, il pouvait créer le neutre de sortie dont la charge avait besoin, et il permettait aux tensions d’entrée et de sortie de différer, une adaptation de tension intégrée. Ce sont de véritables avantages d’ingénierie, et c’est exactement pourquoi les conceptions à transformateur ont dominé si longtemps et pourquoi tant d’entre elles sont encore en service. Les grandes unités industrielles, et la plupart des châssis de génération antérieure, un Eaton 9395 ancien, un MGE Galaxy plus vieux, sont à transformateur.
Si le transformateur était si utile, pourquoi l’industrie l’a-t-elle abandonné? Parce que le coût de le porter a grandi pendant que le besoin diminuait. Un transformateur de puissance est gros, lourd et coûteux, et il consomme de l’énergie, des pertes magnétiques et des pertes cuivre présentes à chaque heure de fonctionnement, qu’il soit chargé ou non.
L’électronique de puissance s’est améliorée au point que l’onduleur peut assurer la régulation et le conditionnement que le transformateur aidait autrefois à fournir, sans le fer. Retirer le transformateur rend un onduleur plus petit, plus léger, plus efficace et moins cher : moins d’espace au sol et de poids, un gain réel de rendement d’exploitation parce qu’on a éliminé une perte permanente, et un prix d’achat plus bas. Pour une charge informatique moderne, qui est ce que la plupart des onduleurs triphasés alimentent désormais, ces gains comptent plus que l’isolation qu’offrait le transformateur, la charge n’a pas besoin d’un neutre dérivé par l’onduleur, et les tensions d’entrée et de sortie concordent déjà. L’industrie a donc évolué. La plupart des plateformes actuelles sont sans transformateur : l’Eaton 93PM, l’APC Galaxy VS et VL, et leurs pairs. Le sans-transformateur est maintenant le choix par défaut, et pour la charge type d’une salle de serveurs, c’est le bon défaut.
Le transformateur n’a pas disparu parce qu’il a cessé d’être utile, il a disparu parce que la charge type a cessé d’en avoir besoin. Là où la charge ou le milieu n’est pas typique, une unité à transformateur demeure le meilleur choix d’ingénierie. Elle a encore sa place lorsque :
Le milieu est exigeant ou industriel. Poussière, chaleur, larges variations de tension, courants de défaut sévères, une unité à transformateur apporte une robustesse et une grande tolérance aux mauvais traitements qu’une armoire compacte sans transformateur n’offre pas. C’est pourquoi les installations industrielles en spécifient encore.
Vous avez besoin d’isolation galvanique ou d’une mise à la terre particulière. Certaines charges, certains codes ou certains schémas de mise à la terre exigent une véritable isolation entre la source et la charge, ou un neutre dérivé séparément. Un transformateur le procure de façon inhérente.
Vous avez besoin d’une adaptation de tension. Quand la tension d’entrée et la tension de la charge diffèrent, le transformateur les adapte dans un seul appareil, au lieu d’ajouter un transformateur distinct en aval.
Vous voulez une tolérance aux défauts maximale. Pour les charges les plus exigeantes, la capacité du transformateur à absorber courts-circuits, courants d’appel et transitoires est une marge de sécurité que certains sites veulent encore par conception.
Le sans-transformateur est le bon défaut, mais c’est un ensemble de compromis, pas un gain sans contrepartie. Les avantages sont concrets : encombrement réduit, poids moindre, meilleur rendement (aucune perte permanente de transformateur), coût d’achat plus bas, et la densité de puissance supérieure qui rend possibles les conceptions modulaires, on ne peut bâtir un module compact remplaçable à chaud autour d’un gros transformateur de fer.
Le prix, c’est ce à quoi on renonce. Aucune isolation galvanique par défaut : la source et la charge partagent une référence de terre et l’unité ne peut dériver elle-même un neutre neuf. L’étage de sortie compte sur l’électronique, et non sur un lourd transformateur, pour sa tolérance aux défauts, bien conçue et amplement suffisante pour une charge informatique propre, mais sans la résilience brute du fer. Et pour un milieu industriel, une armoire sans transformateur est généralement moins robuste qu’une unité à transformateur bâtie pour les mêmes conditions. Rien de tout cela n’importe pour la charge à laquelle le sans-transformateur est destiné. Cela importe quand la charge ou le site est l’exception.
L’isolation est le point qui sème le plus de confusion, alors disons-le clairement : un onduleur sans transformateur n’offre aucune isolation galvanique, mais l’isolation peut toujours s’ajouter en externe au besoin. Si une charge donnée, une exigence de code ou un schéma de mise à la terre réclame une véritable isolation ou un neutre dérivé séparément, on installe un transformateur d’isolation externe à la sortie de l’unité sans transformateur. On obtient le rendement, la taille et le coût d’un onduleur sans transformateur pour l’essentiel de l’installation, et on n’ajoute l’isolation que sur les circuits qui l’exigent réellement, plutôt que de payer le poids, la perte et le coût d’un transformateur intégré sur tout le système, qu’on en ait besoin partout ou non.
C’est habituellement la meilleure réponse quand seule une partie de la charge a besoin d’isolation. Là où la charge entière en a besoin, ou quand le milieu est assez exigeant pour vouloir la robustesse du transformateur en plus de son isolation, une unité à transformateur dans un seul boîtier est plus propre qu’une unité sans transformateur doublée d’un transformateur externe. La décision tient à la part de la charge qui a besoin d’isolation et au degré d’exigence du milieu, pas à une préférence générale pour une topologie.
Deux points pratiques décident d’une installation propre. Mise à la terre : comme une unité sans transformateur ne dérive pas son propre neutre, l’arrangement du neutre et de la mise à la terre doit être établi avec le système électrique du bâtiment, le neutre de la source se prolonge, et l’installation doit respecter le schéma de mise à la terre du site et le code. Une unité à transformateur peut contourner cela en dérivant elle-même un neutre, ce qui est parfois la voie plus simple sur un système électrique ancien ou inhabituel. Déclassement : un transformateur, c’est de la chaleur et une perte permanente, mais il procure aussi une marge; une unité sans transformateur compte sur son électronique, donc sur des charges difficiles, fort contenu harmonique, facteur de crête élevé, on confirme que l’unité est cotée pour cela ou on applique un déclassement, au lieu de supposer que le fer absorbera le tout. Nous étudions les deux par rapport à la charge mesurée lorsque nous dimensionnons le système, car ni l’un ni l’autre n’apparaît sur une plaque signalétique.
Il n’y a pas de réponse unique, il y a la réponse qui convient à votre charge et à votre milieu. Pour une charge informatique propre et moderne dans une salle contrôlée, le sans-transformateur est presque toujours le bon choix : plus petit, plus efficace, moins cher, et la base d’une construction modulaire. Pour un site exigeant ou industriel, une charge qui réclame une véritable isolation ou un neutre dérivé, une tension à adapter, ou la tolérance aux défauts maximale, une unité à transformateur mérite son poids, et là où seuls certains circuits ont besoin d’isolation, une unité sans transformateur avec un transformateur d’isolation externe sur ces circuits forme souvent l’ensemble le plus efficace. Comme nous fournissons toutes les grandes marques dans les deux topologies, nous ne vous orientons pas vers une gamme de produits. Donnez-nous la charge, la source en amont, le milieu et toute exigence d’isolation ou de mise à la terre, et nous spécifierons la topologie qui convient vraiment et la dimensionnerons correctement. Comparez des plateformes actuelles comme l’Eaton 93PM, ou parcourez les systèmes pour sites exigeants sur la page industriel.
Un onduleur à transformateur possède un transformateur de fer à la sortie de l’onduleur qui procure isolation galvanique, neutre dérivé, adaptation de tension et grande tolérance aux défauts, au prix de la taille, du poids, d’une perte d’énergie permanente et du coût. Un onduleur sans transformateur retire le transformateur et compte sur son électronique de puissance, ce qui le rend plus petit, plus léger, plus efficace et moins cher. La plupart des unités triphasées modernes sont sans transformateur; beaucoup de grandes unités industrielles et anciennes sont à transformateur.
Parce que l’électronique de puissance s’est assez améliorée pour assurer la régulation et le conditionnement que le transformateur aidait autrefois à fournir, alors que ses inconvénients, encombrement, poids, coût et une perte d’énergie permanente à chaque heure de fonctionnement, restaient les mêmes. Pour une charge informatique type, qui n’a pas besoin d’un neutre dérivé ni d’une adaptation de tension par l’onduleur, retirer le transformateur donne une unité plus petite, plus efficace et moins chère sans perte réelle. Cela rend aussi possibles les conceptions modulaires compactes.
Non, pas par défaut, la source et la charge partagent une référence de terre et l’unité ne dérive pas son propre neutre. Si une charge, un code ou un schéma de mise à la terre exige une véritable isolation ou un neutre dérivé séparément, on ajoute un transformateur d’isolation externe à la sortie, idéalement seulement sur les circuits qui en ont besoin. Pour les charges où tout le système doit être isolé, ou en milieu exigeant, une unité à transformateur dans un seul boîtier est souvent le choix le plus propre.
Quand le milieu est exigeant ou industriel, quand la charge ou le schéma de mise à la terre réclame une véritable isolation galvanique ou un neutre dérivé séparément, quand les tensions d’entrée et de sortie diffèrent et doivent être adaptées, ou quand vous voulez la tolérance aux défauts maximale d’un lourd transformateur. Pour une charge informatique propre dans une salle contrôlée, le sans-transformateur est presque toujours le meilleur choix en taille, rendement et coût.
Décrivez-nous l'application et nous reviendrons vers vous en un jour ouvrable, dimensionnement, système approprié, installation et prix. Les installations triphasées requièrent généralement un électricien licencié; dites-nous si vous en avez un.