Évaluation des pertes dans les transformateurs basée sur la norme IEC 60076
I. Définitions des pertes selon la norme IEC 6007
La norme IEC 60076-1 (Exigences générales) et la norme IEC 60076-7 (Lignes directrices pour le chargement) spécifient deux types principaux de pertes :
Perte à vide (P0)
Définition : Pertes mesurées lorsque l'enroulement primaire est alimenté à la tension nominale et que l'enroulement secondaire est ouvert (dominées par les pertes dans le noyau).
Conditions de test
Mesurée à la fréquence et à la tension nominales (généralement une fréquence d'alimentation sinusoïdale).
Corrigée à la température de référence (75°C pour les transformateurs immergés dans l'huile, 115°C pour les transformateurs à sec).
Perte sous charge (Pk)
Définition : Pertes mesurées lorsque l'enroulement secondaire est court-circuité et que le courant nominal circule dans l'enroulement primaire (dominées par les pertes cuivre).
Conditions de test :
Mesurée au courant et à la fréquence nominaux.
Corrigée à la température de référence (75°C pour les transformateurs immergés dans l'huile ; variable pour les transformateurs à sec en fonction de la classe d'isolation).
II. Tests et calculs des pertes
Test de perte à vide (Clause 10 de la norme IEC 60076-1)
Méthode
Mesure directe à l'aide d'un analyseur de puissance (les pertes de l'instrument doivent être soustraites).
Tension de test : tension nominale ±5%, avec la valeur la plus basse utilisée.
Formule de correction de température :
Bref : Densité de flux à la température de référence ; B test : Densité de flux mesurée.
2. Test de perte sous charge (Clause 11 de la norme IEC 60076-1)
Méthode :
Mesurée lors du test de l'impédance en court-circuit.
Courant de test : courant nominal ; déviation de fréquence ≤ ±5%.
Formule de correction de température (pour les enroulements en cuivre)
Tref : Température de référence (75°C) ; T test : Température de l'enroulement pendant le test.
Paramètres clés et tolérances
Tolérances de perte (Clause 4.2 de la norme IEC 60076-1) :
Perte à vide : +15% autorisée (la valeur mesurée ne doit pas dépasser la valeur garantie).
Perte sous charge : +15% autorisée (la valeur mesurée ne doit pas dépasser la valeur garantie).
Pertes parasites :
Pertes causées par le flux de fuite dans les composants structurels, évaluées par séparation des composants à haute fréquence ou imagerie thermique.
Classes d'efficacité énergétique et optimisation des pertes
Selon la norme IEC 60076-14 (Lignes directrices pour l'efficacité énergétique des transformateurs de puissance) :
Pertes totales (P total) :
β : Rapport de charge (charge réelle / charge nominale).
Les classes d'efficacité (par exemple, IE4, IE5) exigent une réduction des pertes totales de 10% à 30%, réalisée par :
Acier silicium à haute perméabilité (réduit les pertes à vide).
Conception optimisée des enroulements (minimise les pertes par courants de Foucault).
Exemple d'application pratique
Cas : Transformateur immergé dans l'huile 35kV (IEC 60076-7)
Paramètres nominaux :
Capacité : 10 MVA
Perte à vide garantie : 5 kW
Perte sous charge garantie : 50 kW (à 75°C).
Données de test :
Perte à vide : 5,2 kW (dans la tolérance +15% → limite de 5,75 kW).
Perte sous charge (testée à 30°C) :
Conclusion : La perte sous charge dépasse-t-elle la tolérance ? Vérifier contre 50 × 1,15 = 57,5 kW.
VI. Problèmes courants et considérations
Température ambiante :
Les tests doivent être effectués entre -25°C et +40°C ; corrections requises en dehors de cette plage.
Pertes harmoniques :
Évaluer les pertes harmoniques supplémentaires sous charges non sinusoïdales selon la norme IEC 60076-18.
Tests numériques :
Utiliser des capteurs calibrés selon la norme IEC 61869 pour l'exactitude.
