Lorsqu'ils comparent les offres de transformateurs, les acheteurs se concentrent souvent sur le prix d'achat initial. Cependant, le prix d’achat ne représente qu’une partie du coût total de possession d’un transformateur.
Étant donné que les transformateurs peuvent fonctionner en continu pendant 20 à 30 ans, perte à vide et perte de charge peut avoir un impact significatif sur les coûts d'exploitation à long terme.
Comprendre ces deux types de pertes est essentiel lors de la comparaison des conceptions de transformateurs immergés dans l'huile et des offres des fournisseurs.
Qu'est-ce que la perte à vide ?
Perte à vide, aussi appelée perte de noyau ou perte de fer, se produit chaque fois qu'un transformateur est sous tension, même lorsqu'il fournit peu ou pas de charge.
Elle est principalement causée par des pertes dans le noyau magnétique, notamment par hystérésis et par courants de Foucault.
La caractéristique importante est que la perte à vide est relativement indépendante de la charge réelle du transformateur.
Pour un transformateur qui reste sous tension en permanence :
Perte d'énergie annuelle à vide = Perte à vide × 8 760 heures
Par exemple, un transformateur avec une perte à vide de 4 kW consommerait environ :
4 × 8 760 = 35 040 kWh par an
C'est pourquoi même une petite différence de perte à vide peut devenir significative au cours de la durée de vie du transformateur.
Qu'est-ce que la perte de charge ?
La perte de charge se produit lorsque le courant circule dans les enroulements du transformateur.
Elle est principalement associée à la résistance des enroulements et aux pertes parasites supplémentaires.
Contrairement à la perte à vide, la perte de charge change avec le niveau de charge du transformateur.
Une relation simplifiée est :
Perte de charge ∝ Courant²
Par conséquent, si le transformateur fonctionne à environ 50 % de charge, ses pertes liées à la charge sont d'environ 25 % de la valeur à pleine charge.
Cela rend le profil de charge réel du projet important lors de l’évaluation de l’efficacité du transformateur.
Perte à vide vs perte de charge
| Perte à vide | Perte de charge | |
|---|---|---|
| Source principale | Noyau du transformateur | Bobinages et pertes parasites |
| Dépend de la charge | Relativement peu | Fortement |
| Se produit lorsqu'il est sous tension | Oui | Principalement sous charge |
| Principaux facteurs de conception | Matériau du noyau et densité de flux | Conception des conducteurs et des enroulementsTransformateur sec |
Les deux pertes sont importantes, mais leur impact économique dépend de la manière dont le transformateur sera exploité.
Pourquoi la conception du transformateur affecte-t-elle les pertes ?
Les conceptions de transformateurs à faibles pertes nécessitent généralement une optimisation minutieuse du noyau et des enroulements.
Par exemple :
Réduction des pertes à vide peut impliquer un acier électrique de meilleure qualité, une densité de flux magnétique optimisée et une construction de noyau améliorée.
Perte de charge réduite peut impliquer une taille de conducteur optimisée, une densité de courant plus faible, une géométrie d'enroulement améliorée et un meilleur contrôle des pertes parasites.
Ces améliorations peuvent augmenter le coût de fabrication initial.
Cependant, l'investissement supplémentaire peut être justifié lorsque le transformateur fonctionne en continu pendant de nombreuses années.
Pourquoi le prix le plus bas n'est peut-être pas le coût le plus bas
Considérons deux transformateurs de même calibre :
- Transformateur A : 5 kW perte à vide
- Transformateur B : 4 kW perte à vide
La différence n'est que de 1 kW.
Mais si les deux transformateurs restent alimentés en permanence :
1 kW × 8 760 heures = 8 760 kWh/an
Sur 20 ans, cela devient :
175 200 kWh
L'impact financier réel dépend du tarif local de l'électricité, mais l'exemple montre pourquoi les performances en matière de pertes ne doivent pas être ignorées lors de la comparaison des devis des transformateurs.
Le même principe s'applique aux pertes de charge, même si le calcul doit être basé sur le profil de charge réel plutôt que de simplement multiplier la perte à pleine charge par 8 760 heures.
Que devraient comparer les acheteurs ?
Lors de l'évaluation de deux devis de transformateur, assurez-vous que les fournisseurs proposent des spécifications techniques équivalentes.
Au minimum, comparez :
- Capacité nominale
- Tension primaire et secondaire
- Fréquence
- Impédance
- Groupe vectoriel
- Perte à vide
- Perte de charge
- Méthode de refroidissement
- Niveau d'isolation
- Normes applicables
- Exigences de tests en usine
Surtout, comparez pertes garanties, plutôt que de se fier uniquement aux valeurs estimées.
Prix initial par rapport au coût à vie
Un transformateur est un investissement à long terme.
Une comparaison significative devrait prendre en compte :
Prix d'achat + Pertes d'énergie + Maintenance + Durée de vie
Un transformateur dont le prix initial est légèrement plus élevé peut offrir une meilleure valeur globale s'il offre des pertes moindres et des performances fiables à long terme.
Pour les projets de services publics, industriels, d'énergies renouvelables et d'infrastructures, l'évaluation des coûts d'exploitation sur la durée de vie peut être tout aussi importante que la négociation du prix d'achat initial.
Conclusion
La perte à vide et la perte de charge sont des paramètres fondamentaux lors de l'évaluation d'un transformateur immergé dans l'huile.
La perte à vide est principalement liée au noyau du transformateur et se produit chaque fois que le transformateur est sous tension. La perte de charge est principalement liée aux enroulements et augmente considérablement à mesure que la charge du transformateur augmente.
Le meilleur transformateur n’est donc pas nécessairement celui dont le prix d’achat est le plus bas.
Une meilleure approche consiste à comparer , pertes garanties, conditions de fonctionnement, fiabilité et coût total de possession ensemble.
Le bon transformateur doit fournir le meilleur équilibre entre efficacité, fiabilité et valeur à long terme.