Le principal souci lorsque l’on utilise ce type de transformateur, est d’éviter d’éventuelles surtensions dans ses enroulements, qui auraient un effet dévastateur sur l’intégrité des couches d’isolants.
L’isolation dans un transformateur est prévue pour tenir les conditions de service, voir avec une marge de sécurité, mais au-delà d’une certaine valeur il y aura au mieux un vieillissement accéléré de l’isolation, et au pire claquage. Une fois qu’il y a eu claquage, c’est terminé, il n’y a pas de retour en arrière possible.
Il apparaît alors évidant que le problème doit se poser lors de la conception d’une bobine Tesla car tous les composants sont soumis à rude épreuve. Le Transformateur HT (NST) n’y échappe pas, et bien au contraire car plusieurs concepteurs de Tesla nous ont signalé avoir grillé leur NST.
Le Shunt (ou auto-limitation du courant)
Par conception, et contrairement à d’autres transformateurs, les NST disposent d’un dispositif (shunt magnétique) qui limite le courant (par effet de saturation du noyau de fer) au cas où le secondaire serait en court-circuit. On comprend bien que si l’intensité double au secondaire d’un transfo élévateur, l’intensité au primaire va suivre le secondaire multiplié par le rapport de transformation. Prenons un transformateur prévu pour 220V-8kV 100mA cela donne 800W soit environ 4A au primaire. Chaque 1mA de plus tiré au secondaire correspondra à 36 mA de plus sur le primaire. A ce train là et sans shunt, on dépasse très vite les valeurs pour lesquels notre transfo est prévu.
Les risques de détérioration d’un NST
Il serait facile de penser « Shunt = pas de dépassement de l’intensité = mon NST ne risque rien ». Malheureusement l’affaire n’est pas si simple et il faut tenir compte d’autres paramètres. Il faut bien garder en vue que le seul paramètre qui peut détruire un NST est la surtension.
Il existe deux raisons pour que cela arrive :
1. Un retour accidentel de la THT à Haute fréquence de la bobine Tesla sur le primaire en se superposant au 50Hz.
Pour éviter le retour HF, ou le rendre inoffensif, deux mesures indispensables sont à prendre :
- Un rail parafoudre au dessus de la bobine primaire de la TC.
- Un éclateur de secours le plus près possible du NST (c’est sans doute ce point le plus important)
Il devra être réglé de façon à ne pas claquer en service normal donc juste au dessus du point d’amorçage lorsque le NST est utilisée seule (faire un essais NST / éclateur sans la TC).
Vous aurez compris le principe : si la tension dépasse la valeur fixée, il y a fermeture de l’éclateur de secours qui met le NST en court-circuit évitant ainsi la surtension aux bornes de son secondaire.
2. La résonance du circuit NST / condensateur principal avec le 50Hz.
Le NST et le condensateur principal forment un circuit RLC qui, suivant la conception peut présenter un mode de résonance proche des 50Hz et occasionner des dégâts considérables sur le NST.
Il est donc parfois nécessaire de s’écarter de ce mode de résonance en ajoutant en série à la sortie du NST un condensateur du type papier huilé (on est à 50Hz et point besoin d’un condo de course). Sa fonction n’est pas de filtrer mais de modifier la fréquence de résonance.
Il est pratique de disposer d’un moyen de contrôle afin de déterminer à tout moment si l’on n’est pas dans un mode de résonance. Il va se traduire par une augmentation de la consommation du NST, qu’il est facile de contrôler avec un ampèremètre sur le dispositif de commande.
Conclusion
Trois mesures semblent évidentes à prendre :
- Un rail parafoudre
- Un éclateur de secours
- Un moyen de visualiser la courant qui circule dans le NST
- Si nécessaire, un condensateur pour modifier le mode de résonance NST/condo primaire
