Transformateurs de puissance jouent un rôle clé dans la transmission et la distribution de l'électricité. Leur calcul correct détermine la fiabilité du système électrique, la rentabilité et la durée de vie de l'équipement. Dans cet article, nous verrons comment déterminer la capacité du transformateur, calculer les pertes et estimer son efficacité.
1. Puissance nominale du transformateur
Puissance du transformateur (S, kVA) indique la charge électrique qu'il est capable de supporter.
Formule de calcul de la puissance totale:
où UU - La tension, II - courant sur le côté respectif du transformateur.
où La puissance nominale est choisie en fonction de la charge requise et de la tolérance (généralement 20-30%).
2. Types de pertes dans les transformateurs
Pendant le fonctionnement, une partie de l'énergie est inévitablement perdue. Les principaux types de pertes sont les suivants :
Pertes à vide (P₀)
Se produit dans le noyau magnétique lorsqu'une tension est appliquée sans charge.
Inclure les pertes par hystérésis et les courants de Foucault.
Pertes de charge (Rk)
Lié à l'échauffement des enroulements sous l'effet du courant.
Cela dépend de la résistance de l'enroulement et de la taille de la charge.
Formule de perte active:
où RR - la résistance de l'enroulement, II - actuel.
3. Efficacité du transformateur
Le facteur d'efficacité (η) reflète l'efficacité du transformateur.
Formule d'efficacité:
ou corrigée des pertes :
Les transformateurs de puissance modernes peuvent atteindre KPD 98-99%Cela permet de réduire les coûts d'exploitation.
4. Exemple de calcul
Supposons que le transformateur ait :
Puissance nominale : 1000 kVA
Pertes à vide : 2 kW
Pertes de charge : 10 kW
Calcul du rendement à pleine charge :
5. Comment réduire les pertes et augmenter l'efficacité
Utilisation d'acier électrique de qualité dans le noyau magnétique
Utilisation d'enroulements en cuivre avec une résistance minimale
Refroidissement efficace (huile, air, combiné)
Sélection optimale du mode de charge (éviter la marche au ralenti ou la surcharge)
Conclusion
Le calcul correct de la puissance, des pertes et de l'efficacité du transformateur permet :
choisir le bon équipement pour la bonne tâche,
réduire les coûts d'exploitation,
pour garantir la fiabilité du réseau électrique.
La connaissance de ces principes de base est utile tant aux ingénieurs qu'aux professionnels de l'approvisionnement et des opérations électriques.
Foire aux questions (FAQ)
❓ Quel est le rendement normal d'un transformateur de puissance moderne ?
➡ Généralement de l'ordre de 98-99%.
❓ La température a-t-elle une incidence sur les pertes ?
➡ Oui, lorsque la température augmente, la résistance du bobinage augmente, ce qui entraîne des pertes de charge plus importantes.
❓ Les pertes au ralenti peuvent-elles être complètement éliminées ?
➡ Non, mais il est possible de les minimiser en utilisant des matériaux de bonne qualité pour le noyau de l'aimant.
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