Un idéal transformateur est très efficace pour ne pas avoir de pertes d’énergie, ce qui signifie que la puissance fournie à la borne d’entrée du transformateur doit être équivalente à la puissance fournie à la borne de sortie du transformateur. Donc, la puissance d'entrée et la sortie Puissance dans un transformateur idéal sont égaux, y compris zéro perte d'énergie. Mais en pratique, les puissances d'entrée et de sortie du transformateur ne seront pas égales en raison des pertes électriques à l'intérieur du transformateur. C'est un appareil statique car il ne comporte aucune pièce mobile, nous ne pouvons donc pas observer de pertes mécaniques mais des pertes électriques se produiront comme le cuivre et le fer. Cet article présente un aperçu des différents types de pertes dans un transformateur.
Types de pertes dans un transformateur
Il existe différents types de pertes qui se produiront dans le transformateur, comme le fer, le cuivre, l'hystérésis, les tourbillons, les parasites et les diélectriques. La perte de cuivre est principalement due à la résistance dans l'enroulement du transformateur alors que des pertes d'hystérésis se produiront en raison du changement de magnétisation à l'intérieur du noyau.
Types de pertes dans un transformateur
Pertes de fer dans un transformateur
Les pertes de fer se produisent principalement à travers le flux alternatif à l'intérieur du noyau du transformateur. Une fois que cette perte se produit dans le noyau, on parle alors de perte de noyau. Ce type de perte dépend principalement de la matière magnétique propriétés dans le noyau du transformateur. Le noyau du transformateur peut être fabriqué avec du fer, c'est ce qu'on appelle les pertes de fer. Ce type de perte peut être classé en deux types comme l'hystérésis et les courants de Foucault.
Perte d'hystérésis
Ce type de perte survient principalement lorsque le courant alternatif est appliqué au noyau du transformateur, le champ magnétique sera inversé. Cette perte dépend principalement du matériau du noyau utilisé dans le transformateur. Pour réduire cette perte, le matériau de base de haute qualité peut être utilisé. CRGO - L'acier Si orienté grain laminé à froid peut être utilisé couramment comme le noyau du transformateur afin de réduire la perte d'hystérésis. Cette perte peut être représentée en utilisant l'équation suivante.
Ph = Khf Bx m
Où
«Kh» est la constante qui dépend de la qualité et du volume du matériau du noyau dans le transformateur
«Bm» est la densité de flux la plus élevée dans le cœur
«F» est la fréquence du flux alternatif, sinon fournir
«X» est la constante de Steinmetz et la valeur de cette constante passe principalement de 1,5 à 2,5.
Perte de courant de Foucault
Une fois que le flux est connecté à un circuit fermé, alors un e.m.f peut être induit dans le circuit et il y a un fournir dans le circuit. Le flux de la valeur du courant dépend principalement de la somme d'un e.m.f et de la résistance dans la région du circuit.
Le noyau du transformateur peut être conçu avec un matériau conducteur. Le flux de courant dans la force électromotrice peut être fourni à l'intérieur du corps du matériau. Ce flux de courant est appelé courant de Foucault. Ce courant se produira une fois que le conducteur subira un champ magnétique altérant.
Lorsque ces courants ne sont responsables d'aucune tâche fonctionnelle, ils génèrent une perte dans le matériau magnétique. Donc, cela s'appelle une perte par courant de Foucault. Cette perte peut être réduite en concevant le noyau en utilisant de légères stratifications. L'équation des courants de Foucault peut être dérivée en utilisant l'équation suivante.
Pe = KeBm2t2f2V watts
Où,
«Ke» est le coefficient des courants de Foucault. Cette valeur dépend principalement de la nature du matériau magnétique comme la résistivité et le volume du matériau du noyau et la largeur des tôles
«Bm» est le taux de densité de flux le plus élevé en wb / m2
«T» est la largeur de la stratification en mètres
«F» est la fréquence d’inverse du champ magnétique mesurée en Hz
«V» est la quantité de matériau magnétique en m3
Perte de cuivre
Les pertes de cuivre se produisent en raison de la résistance ohmique dans les enroulements du transformateur. Si les enroulements primaire et secondaire du transformateur sont I1 et I2, alors la résistance de ces enroulements est R1 et R2. Ainsi, les pertes de cuivre qui se sont produites dans les enroulements sont respectivement I12R1 et I22R2. Ainsi, la totalité de la perte de cuivre sera
Pc = I12R1 + I22R2
Ces pertes sont également appelées pertes variables ou ohmiques car ces pertes changeront en fonction de la charge.
Perte parasite
Ces types de pertes dans un transformateur peuvent survenir en raison de l'apparition du champ de fuite. Par rapport aux pertes de cuivre et de fer, le pourcentage de pertes parasites est moindre, donc ces pertes peuvent être négligées.
Perte diélectrique
Cette perte se produit principalement dans l'huile du transformateur. Ici, l'huile est un matériau isolant. Une fois que l'huile dans le transformateur se détériore, sinon lorsque la qualité de l'huile diminue, l'efficacité du transformateur sera affectée.
Efficacité du transformateur
La définition de l'efficacité est similaire à celle d'une machine électrique. C'est le rapport entre la puissance de sortie et la puissance d'entrée. L'efficacité peut être calculée par la formule suivante.
Efficacité = Puissance de sortie / Puissance d'entrée.
Le transformateur est un appareil très efficace et le rendement de charge de ces appareils se situe principalement entre 95% et 98,5%. Lorsqu'un transformateur est très efficace, son entrée et sa sortie ont presque la même valeur et il n'est donc pas pratique de calculer le rendement du transformateur en utilisant la formule ci-dessus. Mais pour trouver son efficacité, la formule suivante est préférable d'utiliser
Efficacité = (Input - Losses) / Input => 1 - (Losses / Iinput).
Soit la perte de cuivre est I2R1 tandis que la perte de fer est Wi
Efficacité = 1-Pertes / Entrée
= 1-I12R1 + Wi / V1I1CosΦ1
Ƞ = 1- (I1R1 / V1CosΦ1) Wi / V1I1CosΦ1
Différencier l’équation ci-dessus par rapport à «I1»
d Ƞ / dI1 = 0- (R1 / V1CosΦ1) + Wi / V1I12 CosΦ1
«Ƞ» est le maximum à d Ƞ / dI1 = 0
Par conséquent, l’efficacité «Ƞ» sera maximale à
R1 / V1CosΦ1 = Wi / V1I12 CosΦ1
I12R1 / V1I12 CosΦ1 = Wi / V1I12 CosΦ1
I12R1 = Wi
Par conséquent, l'efficacité du transformateur peut être la plus élevée lorsque les pertes de fer et de cuivre sont égales.
Donc, perte de cuivre = perte de fer.
Ainsi, il s'agit d'un aperçu des types de pertes dans un transformateur . Dans un transformateur, une perte d'énergie peut survenir pour plusieurs raisons. Ainsi, l'efficacité du transformateur sera réduite. Les principales raisons des différents types de pertes dans un transformateur sont dues à l'effet de la chaleur dans la bobine, à la fuite de flux magnétique, à la magnétisation et à la démagnétisation du noyau. Voici une question pour vous, quels sont les différents types de transformateurs disponibles sur le marché?
