Dans le domaine du transport et de la distribution d'énergie, les transformateurs sont des équipements de base qui assurent la conversion de tension et la transmission d'énergie. Quiconque est entré en contact avec des transformateurs constatera un phénomène courant : la valeur nominale des transformateurs est toujours indiquée en kVA (kilovolt-ampère) au lieu de kW (kilowatt). Il ne s'agit pas d'un choix aléatoire, mais d'un cadre scientifique basé sur le principe de fonctionnement des transformateurs et les besoins réels des applications. Surtout pour les équipements tels queTransformateur sec de 150 kvaet transformateur de distribution de type sec, leurs valeurs nominales suivent également ce principe, qui est crucial pour garantir un fonctionnement sûr et efficace dans les scénarios industriels et commerciaux.
Tout d’abord, nous devons clarifier la fonction principale des transformateurs : ils transmettent uniquement la puissance d’un circuit à un autre sans modifier la puissance et la fréquence. En d’autres termes, les transformateurs ne peuvent augmenter ou diminuer les valeurs de courant et de tension qu’à condition que la puissance et la fréquence restent inchangées. La plaque signalétique d'un transformateur est généralement imprimée avec des données de base telles que la valeur nominale VA, le type monophasé-/triphasé- (transformateur de puissance ou de distribution), le type élévateur-montant/abaisseur- et le mode de connexion, afin d'aider les utilisateurs à comprendre les performances de l'équipement. Parmi eux, la valeur nominale VA ou kVA est le paramètre le plus critique, étroitement lié à la perte du transformateur.
Les transformateurs présentent deux principaux types de pertes en fonctionnement, qui déterminent directement leur méthode de marquage de leur valeur nominale :
1. Perte de cuivre : Elle est calculée par la formule I²R, qui dépend du courant traversant les enroulements du transformateur. Plus le courant est élevé, plus la perte de cuivre est élevée. Pour les transformateurs de distribution de type sec, largement utilisés dans les scénarios de distribution d'énergie en intérieur, le contrôle rationnel de la perte de cuivre est crucial pour garantir un fonctionnement stable à long terme.
2. Perte de fer (également connue sous le nom de perte de noyau ou perte d'isolation) : elle est causée par les courants de Foucault et l'effet d'hystérésis dans le noyau de fer, qui dépend de la tension appliquée au transformateur. Tant que le transformateur est sous tension, la perte de fer existera de manière stable et n'est fondamentalement pas affectée par la charge. Le transformateur de type sec de 150 kva, qui est privilégié dans les installations industrielles de petite et moyenne taille-, présente également de telles caractéristiques de perte, et sa perte dans le fer est fixée sous la tension nominale.
Le point clé est que la perte totale du transformateur dépend de la tension (V) et du courant (I), qui sont exprimés en volt-ampère (VA), et n'a rien à voir avec le facteur de puissance de charge (PF). C'est la raison fondamentale pour laquelle les puissances nominales des transformateurs sont exprimées en VA ou kVA au lieu de W ou kW. Lorsque les fabricants conçoivent des transformateurs tels qu'un transformateur de type sec de 150 kva ettransformateur de distribution de type sec, ils ne peuvent pas prédire les types de charges spécifiques auxquels les transformateurs seront connectés à l’avenir.
La charge connectée au côté secondaire du transformateur peut être résistive (comme des radiateurs électriques), inductive (comme des moteurs), capacitive (comme des condensateurs) ou des charges mixtes. Différents types de charge entraîneront différentes valeurs de facteur de puissance. Par exemple, le facteur de puissance d'une charge résistive pure est de 1, tandis que le facteur de puissance d'une charge inductive ou capacitive est généralement inférieur à 1. Si le transformateur est évalué en kW, il sera limité par le facteur de puissance, ce qui entraînera un marquage de capacité inexact et même des risques potentiels pour la sécurité.
Utilisons un exemple pratique pour illustrer davantage ce principe. Supposons que nous ayons un transformateur élévateur-monophasé-, qui est similaire au principe de fonctionnement d'un transformateur de type sec de 150 kva en termes de caractéristiques de perte :
Valeur nominale du transformateur en kVA=11kVA Tension primaire=110V Courant primaire=100A Tension secondaire=220V Courant secondaire=50A Résistance équivalente secondaire=5Ω Perte fer=30W
Cas 1 : Connectez une charge résistive au côté secondaire, avec un facteur de puissance Φ=1. À ce stade, la perte totale du transformateur est la perte de cuivre + la perte de fer, c'est-à-dire I²R + la perte de fer. En remplaçant les valeurs : (50² × 5) + 30W=12530W=12.53kW. La puissance de sortie du transformateur est P=V × I × Cosϕ=220 × 50 × 1=11kW. La valeur nominale du transformateur est de (220 × 50) ÷ 1000=11kVA.
Cas 2 : Connectez une charge inductive ou capacitive au côté secondaire, avec un facteur de puissance Φ=0.6. À ce stade, la perte totale du transformateur est toujours la perte de cuivre + la perte de fer, qui est toujours de 12,53 kW. Cependant, la puissance de sortie du transformateur devient P=220 × 50 × 0.6=6.6 kW. La valeur nominale du transformateur est toujours de (220 × 50) ÷ 1000=11kVA.
L'exemple montre que la valeur nominale du transformateur (11 kVA) reste inchangée, mais que la puissance de sortie réelle varie en fonction du facteur de puissance. En effet, la perte du transformateur est uniquement liée à la tension et au courant, et non au facteur de puissance. Pour les transformateurs de distribution de type sec utilisés dans les systèmes de distribution d'énergie, cette caractéristique garantit qu'il peut s'adapter à différents environnements de charge et maintenir des performances stables.
JINSHANMEN TECHNOLOGIE CO., LTDest un fabricant professionnel d'équipements de transmission et de distribution d'énergie, qui possède une riche expérience dans la production et la R&D de transformateurs. L'entreprise produit principalement des transformateurs de puissance immergés dans l'huile, des transformateurs de puissance de type sec -, des transformateurs de puissance enroulés tridimensionnels - immergés dans l'huile, des transformateurs de puissance enroulés tridimensionnels -de type sec -, des transformateurs de type sec -antidéflagrants miniers, des sous-stations mobiles antidéflagrantes - minières, des transformateurs de puissance en alliage amorphe, des transformateurs de puissance de régulation de capacité de charge, des transformateurs de type sec de locomotive -, comme ainsi que des sous-stations préfabriquées, des sous-stations modulaires, des sous-stations de type caisson d'énergie éolienne, des appareillages haute et basse tension et d'autres équipements de transmission et de distribution. Qu'il s'agisse d'un transformateur de type sec de 150 kva ou d'un transformateur de distribution de type sec, l'entreprise adhère à des normes de qualité strictes, garantit que la valeur nominale du produit est précise et fiable et répond aux divers besoins des domaines industriels, commerciaux et miniers.
En conclusion, la valeur nominale des transformateurs est indiquée en kVA au lieu de kW, qui est déterminée par les caractéristiques de perte des transformateurs et l'incertitude des types de charge. Cette méthode de marquage peut refléter avec précision la capacité maximale que le transformateur peut supporter, garantir le fonctionnement sûr et stable de l'équipement et également fournir une base scientifique permettant aux utilisateurs de sélectionner et d'utiliser les transformateurs. Pour les équipements tels qu'un transformateur de type sec de 150 kva et un transformateur de distribution de type sec, la compréhension de ce principe est d'une grande importance pour une sélection, une installation et une maintenance rationnelles.