L`échauffement d`un transformateur est dû à deux phénomènes
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L`échauffement d`un transformateur est dû à deux phénomènes
L’échauffement d’un transformateur est dû à deux phénomènes physiques bien connus, le premier intervient dans les enroulements du transformateur (pertes joules appelées aussi pertes en court-circuit), le second dans les tôles magnétiques par hystérésis et courants de Foucault (pertes fer appelées aussi pertes à vide). Les pertes joules : Le passage du courant dans les enroulements primaire et secondaire provoque une dissipation d’énergie sous forme de chaleur. A tension constante, les pertes joules sont proportionnelles au carré de la charge de l’appareil. Remarque 1 : L’appellation "pertes cuivre" date de l'époque où tous les enroulements étaient réalisés en cuivre. C'est encore le cas pour les très petites puissances. Pour les autres transformateurs, les constructeurs se sont tournés vers les bandes d'aluminium. C'est pourquoi, on parle maintenant de "pertes en court-circuit". Les pertes fer : La magnétisation des tôles du transformateur s’accompagne de pertes d’énergie sous forme de chaleur. Elles sont constantes quelque soit la charge du transformateur. Elles dépendent de la qualité des tôles utilisées pour la confection du circuit magnétique. Remarque 2 : Les pertes fer d’un gros transformateurs sont proportionnellement moins importantes que celle des petits. Remarque 3 : Les « petits transformateurs » ceux qui sont utilisés en particulier à des usages très divers (alimentation de circuits électroniques, séparation de circuits, transformateur de sécurité, etc) dont la puissance varie de quelques VA à quelques kVA sont fréquemment construits à l’économie, avec des tôles magnétiques de mauvaise qualité et des bobinages avares de cuivre sont de véritables chaufferettes, qui gaspillent beaucoup d’énergie. Eu égard à ce que je viens de dire, votre transformateur de séparation de 15kVA rentre certainement dans cette catégorie, Alors, il ne faut pas s’étonner qu’il chauffe même à vide ou à très faible charge (300W ou 300VA à Cosϕ = 1) Pertes totales En résumé, on exprime les pertes totales d’un transformateur par la formule suivante S W = W fer + Wcuivre × Sn 2 avec : • • W = pertes totales du transformateur en charge réelle (W) W fe = pertes fer ou pertes constantes (W) • Wcuivre = pertes en court-circuit à la charge nominale (W) • • S = puissance nominale du transformateur (VA) S n = puissance fournie par le transformateur à ses bornes (VA) A titre de premier exemple regardons l’évolution des pertes fer, et cuivre d’un transformateur HT/BT de 250kVA dont le diélectrique est de l’huile. Année de construction 1935 1951 1958 1991 2003 Pertes dans le fer Watts 1570 1380 750 650 650 % 100 88 48 42 42 Pertes à pleine charge dans le cuivre Watts % 4630 100 4200 93 4010 87 3250 70 3250 70 Pertes totales à pleine charge Watts % 6200 100 5630 91 4760 77 3850 62 3850 62 A titre de deuxième exemple, voici les pertes de transformateur BTA/BTA triphasés commercialisés par BC Transfo Puissance (kVA) 0,4 0,8 1,25 2 2,5 15 Pertes fer (W) 8 15 25 30 30 170 cuivre (W) 50 70 95 120 130 840 totales (W) 58 85 120 150 160 1010 Ces tableaux sont significatifs de ce qui a été dit précédemment, les pertes n’évoluent pas proportionnellement à la puissance. Ceci explique en particulier que l’échauffement des petits transformateurs est plus important que les gros transformateurs. Cas particuliers : Il est à noter que certains transformateurs sont étudiés pour fonctionner le secondaire en court-circuit pendant un temps illimité, c’est le cas notamment des transformateurs d’intensité (TI ou TC ou encore Réducteurs de mesures).