Bilan énergétique

Bilan énergétique

Les pertes fer sont dues à l’hystérésis du matériau ferromagnétique et aux courants de Foucault. Les pertes fer sont proportionnelles à Bmax 2 -donc à U12- et à la fréquence f .

Bilan des puissances : 

Rendement

        

Le rendement varie en fonction des conditions d’utilisation du transformateur. Le meilleur rendement s’obtiendra pour les grandeurs d’utilisation nominales indiquées sur la plaque signalétique du transformateur.

Les bons transformateurs de fortes puissances peuvent atteindre un rendement de 98%.

Calcul du rendement

Mesure directe

Cette méthode consiste à mesurer avec deux wattmètres P1 et P2.           

                    

     Figure11 : la méthode de mesure directe pour le calcul de rendement

Mesure par la méthode des pertes séparées

Deux essais particuliers du transformateur  permettent de mesurer séparément les pertes par effet joule (pj) et les pertes ferromagnétiques (pfer).

Cette méthode consiste à évaluer les différentes pertes dans les conditions nominales d’utilisation.

Essai à vide : mesure des pertes fer

Montage :

Mesure à tension nominale.

Figure12 : mesures de perte de fer

A vide le circuit secondaire est ouvert : I2 = 0    P2 = 0 et PJ2 = 0

Bilan des puissances :        P10 = PJ10 + Pfer.

        

         Toute l’énergie absorbée au primaire est utilisée pour compenser les pertes fer et les pertes joules au primaire.

        

         Remarque : l’indice 0 (zéro) indique qu’il s’agit de valeurs à vide.

        

         A vide I10 est très faible. Par conséquent PJ10 << P10.

Finalement :    essai à vide   

Complément : les pertes fer dépendent essentiellement du champ magnétique donc de la tension U1 et de la fréquence f. Comme ces deux grandeurs restent les mêmes à vide ou en charge, les pertes fer mesurées à vide  sont les mêmes que celles en charge.

         Il faut donc naturellement faire cet essai à la tension nominale (ex. U1N = 220 V).

1.15.2.2. Essai en court circuit : mesure des pertes joule

Montage :

Mesure à tension réduite et courant nominal.   

Figure13 : mesure des pertes joule pour le calcul du rendement

Le circuit secondaire est en court-circuit : U2 = 0    P2 = 0

Bilan des puissances :     P1cc = PJ1cc + PJ2cc + Pfer.

        

         Toute l’énergie absorbée au primaire est utilisée pour compenser les pertes fer et les pertes joules.

        

         Remarque : l’indice cc indique qu’il s’agit de valeurs mesurées en court-circuit.

        

         En court-circuit, pour obtenir In, il faut travailler à très faible tension U1cc. Par conséquent Pfer est très faible.

Finalement :    essai en court-circuit    

1.15.2.3. Essai en charge

Montage :

il faut choisir une charge appropriée pour travailler dans les conditions nominales de tension et de courant.

On mesure P1.        

Figure14 : méthode d’essai en charge pour le calcul du rendement