Pertes fer et pertes cuivre du transformateur

Tout équipement électrique subira des pertes lors d'un fonctionnement à long terme, et les transformateurs de puissance ne font pas exception. Les pertes des transformateurs de puissance sont principalement divisées en pertes cuivre et pertes fer.

Définition et principe

Le cuivre joue un rôle important dans les transformateurs. Des fils de cuivre sont généralement utilisés dans les enroulements des transformateurs. La "perte cuivre" dans le transformateur est la perte causée par les fils de cuivre. La "perte cuivre" du transformateur est également appelée perte en charge. La perte en charge est une perte variable. Lorsque le transformateur fonctionne en charge, il y aura une résistance lorsque le courant traverse le fil, ce qui entraîne une perte par résistance. Selon la loi de Joule, cette résistance générera de la chaleur de Joule lorsque le courant la traverse, et plus le courant est important, plus la perte de puissance est importante. Par conséquent, la perte par résistance est proportionnelle au carré du courant et n'a rien à voir avec la tension. C'est précisément parce qu'elle varie avec le courant que la perte cuivre (perte en charge) est une perte variable, et c'est également la principale perte lors du fonctionnement du transformateur.

Facteurs d'influence

Intensité du courant : Comme mentionné ci-dessus, la perte cuivre est proportionnelle au carré du courant, donc l'intensité du courant est le facteur clé affectant la perte cuivre.
Résistance de l'enroulement : La résistance de l'enroulement affecte directement la perte cuivre. Plus la résistance est grande, plus la perte cuivre est élevée. Nombre de couches de bobines : Plus il y a de couches de bobines, plus le trajet du courant dans l'enroulement est long, et la résistance augmentera en conséquence, ce qui entraînera une augmentation de la perte cuivre. Fréquence de commutation : L'effet de la fréquence de commutation sur la perte cuivre du transformateur est directement lié aux paramètres distribués et aux caractéristiques de charge du transformateur. Lorsque les caractéristiques de charge et les paramètres distribués sont inductifs, la perte cuivre diminue avec l'augmentation de la fréquence de commutation ; lorsqu'ils sont capacitifs, la perte cuivre augmente avec l'augmentation de la fréquence de commutation. Influence de la température : La perte en charge est également affectée par la température du transformateur. En même temps, le flux de fuite causé par le courant de charge générera une perte par courants de Foucault dans l'enroulement et une perte parasite dans la partie métallique à l'extérieur de l'enroulement.

Méthode de calcul

Il existe deux formules de calcul
1. Formule basée sur le courant nominal et la résistance :
Perte cuivre (unité : kW) = I² × Rc × Δt
Où I est le courant nominal du transformateur, Rc est la résistance du conducteur en cuivre et Δt est le temps de fonctionnement du transformateur.
2. Formule basée sur le courant nominal et la résistance totale du cuivre : Perte cuivre = I² × R
Où I représente le courant nominal du transformateur et R représente la résistance totale du cuivre du transformateur. La résistance totale du cuivre R du transformateur peut être calculée par la formule suivante :

R = (R1 + R2) / 2
Où R1 représente la résistance du cuivre primaire du transformateur et R2 représente la résistance du cuivre secondaire du transformateur.

Méthodes pour réduire la perte cuivre

Augmenter la section transversale de l'enroulement du transformateur : réduire la résistance du conducteur, réduisant ainsi efficacement la perte cuivre du transformateur. Utiliser des matériaux conducteurs de haute qualité : tels que du cuivre ou de l'aluminium pour réduire la résistance de l'enroulement. Réduire le temps de fonctionnement à faible charge du transformateur : limiter la proportion du temps pendant lequel le transformateur est à faible charge, ce qui est propice à la réduction de la perte cuivre du transformateur.