Qu'est-ce que les Pertes des Transformateurs et Comment les Calculer ?

Les pertes dans un transformateur comprennent principalement les pertes fer et les pertes cuivre, ainsi que quelques pertes supplémentaires. Les pertes fer se produisent dans le noyau et sont principalement constituées des pertes par hystérésis et des pertes par courants de Foucault. Les pertes par hystérésis proviennent de la dissipation d'énergie due aux changements de direction d'aimantation sous des champs magnétiques alternatifs, tandis que les pertes par courants de Foucault résultent des courants induits causés par le champ magnétique alternatif, entraînant une production de chaleur. Les pertes cuivre se produisent dans les enroulements et sont dues aux pertes résistives lorsque le courant traverse les enroulements, également appelées pertes ohmiques. Cette perte est proportionnelle au carré du courant, ce qui signifie que les pertes cuivre augmentent avec des charges plus élevées. Les pertes supplémentaires incluent les pertes parasites et les pertes mécaniques ; les pertes parasites proviennent du flux magnétique de fuite, tandis que les pertes mécaniques sont associées aux vibrations internes et au bruit. Les pertes en charge sont liées au niveau de charge, les pertes cuivre augmentant avec la charge. Réduire ces pertes contribue à améliorer le rendement du transformateur.

1. Formule de calcul des pertes d'un transformateur

(1) Perte de puissance active : δ P = P0+KTβ2PK

(2) Perte de puissance réactive：δ Q = Q0+KTβ2QK

(3) PERTE DE PUISSANCE TOTALE : δ PZ = δ P+KQ δ Q

Q0≈Ｉ０％ＳＮ，ＱＫ≈ＵＫ％ＳＮ

Q0——Pertes réactives à vide (kvar)

P0 – Pertes à vide (kW)

PK——Pertes en charge (kW)

SN – Puissance nominale du transformateur (kVA)

I0 % – Pourcentage du courant à vide du transformateur.

UK %——Pourcentage de tension de court-circuit

β – Facteur de charge moyen

KT – Facteur de perte par fluctuation de charge

QK——Puissance de fuite en charge nominale (kvar)

KQ -- Équivalent économique de la puissance réactive (kW/kvar)

2. Les conditions de sélection de chaque paramètre sont les suivantes :

(1) KT = 1,05

(2) Lorsque la charge minimale est prélevée du transformateur abaisseur 6 kV~10 kV du réseau électrique urbain et du réseau des entreprises industrielles, son équivalent de puissance réactive KQ = 0,1 kW/kvar ;

(3) Le coefficient de charge moyen du transformateur, β = 20 % est recommandé pour les transformateurs agricoles, et β = 75 % pour les entreprises industrielles fonctionnant en trois équipes ;

(4) Durée de fonctionnement du transformateur T = 8760 h, durée de perte en charge maximale : T = 5500 h ;

(5) Pertes à vide du transformateur P0, Pertes en charge nominale PK, I0 %, UK %

Deuxièmement, les caractéristiques des pertes du transformateur

P0 – Pertes à vide, principalement des pertes fer, comprenant les pertes par hystérésis et les pertes par courants de Foucault ;

Les pertes par hystérésis sont proportionnelles à la fréquence et au carré du coefficient d'hystérésis de la densité de flux magnétique maximale.

Les pertes par courants de Foucault sont proportionnelles au produit de la fréquence, de la densité de flux magnétique maximale et de l'épaisseur de la tôle d'acier au silicium.

PC – Pertes en charge, qui correspondent principalement aux pertes dues au courant de charge traversant la résistance des enroulements, communément appelées pertes cuivre. Leur ampleur varie avec le courant de charge et est proportionnelle au carré de ce courant (exprimée sous forme de valeur convertie à la température standard de la bobine).

Les pertes en charge sont également influencées par la température du transformateur, et le flux de fuite généré par le courant de charge peut provoquer des pertes par courants de Foucault dans les enroulements et des pertes parasites dans les pièces métalliques extérieures aux enroulements.

Pertes totales du transformateur δ P = P0 + PC ; Rapport des pertes du transformateur = PC / P0

Rendement du transformateur = PZ / (PZ + δP), exprimé en pourcentage, où PZ est la puissance de sortie du côté secondaire du transformateur.

3. Calcul des pertes variables d'électricité

Les pertes d'un transformateur comprennent les pertes fer et les pertes cuivre. Les pertes fer sont liées au temps de fonctionnement, et les pertes cuivre sont liées à l'ampleur de la charge. Par conséquent, la perte d'électricité doit être calculée séparément.

1. Calcul de la puissance des pertes fer : pour différents types et capacités, la formule de calcul de la puissance des pertes fer est : Puissance des pertes fer (kWh) = Pertes à vide (kW) × Temps d'alimentation (heures)

2. Calcul des pertes cuivre : lorsque le taux de charge est de 40 % ou moins, la consommation électrique du mois entier (jusqu'à la lecture du compteur) est de 2 %

3. Formule de calcul : Pertes cuivre (kWh) = Consommation électrique mensuelle (kWh) × 2 %

4. Calcul des pertes à vide, des pertes en charge et de la tension d'impédance

Pertes à vide : Lorsque l'enroulement secondaire du transformateur est ouvert et qu'une tension sinusoïdale de fréquence nominale et de forme d'onde nominale est appliquée à l'enroulement primaire, la puissance active consommée est appelée pertes à vide. L'algorithme est le suivant : Pertes à vide = Coefficient de processus des pertes à vide × Pertes unitaires × Noyau.

Pertes en charge : Lorsque l'enroulement secondaire du transformateur est court-circuité (état stable), la puissance active consommée par le courant nominal de l'enroulement primaire est appelée pertes en charge.

L'algorithme est le suivant : Pertes en charge = Pertes par résistance de la paire d'enroulements la plus grande + Pertes supplémentaires

Pertes supplémentaires = Pertes par courants de Foucault dans l'enroulement + Pertes cycliques dans les lignes d'enroulement en parallèle + Pertes parasites + Pertes dans les conducteurs

Tension d'impédance : Lorsque l'enroulement secondaire du transformateur est court-circuité (état stable) et que l'enroulement primaire est traversé par le courant nominal, la tension appliquée est appelée tension d'impédance Uz. Généralement, Uz est exprimée en pourcentage de la tension nominale, soit Uz = (Uz/U1n)*100%

Rotation：u=4.44* F *B*At,V

JYW6100 : Testeur de caractéristiques à vide et en charge des transformateurs (pour les pertes du noyau du transformateur, testeur de pertes des bobines, facteur de puissance). Largement utilisé dans les industries des transformateurs, des transformateurs à alliage amorphe, des générateurs et des moteurs de ventilateurs.

Testeur de Facteur de Puissance à Vide et en Charge pour Transformateurs

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Kingrun Transformer Instrument Co.,Ltd.

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