Pourquoi les pertes en cuivre sont-elles généralement inférieures aux pertes en fer dans un transformateur idéal ?

Les pertes en cuivre et en fer dans un transformateur idéal

Dans le modèle théorique d'un transformateur idéal, on suppose qu'il n'y a pas de pertes, ce qui signifie que les pertes en cuivre et en fer sont nulles. Cependant, si nous considérons un transformateur idéal d'un point de vue plus réaliste, on peut soutenir que ses pertes en cuivre et en fer devraient théoriquement être très faibles. En particulier, la perte en cuivre d'un transformateur idéal est généralement considérée comme inférieure à sa perte en fer, principalement en raison de plusieurs raisons :

• Définition de la perte en cuivre : La perte en cuivre est la perte d'énergie qui se produit en raison de la résistance des enroulements du transformateur (généralement des conducteurs en cuivre) lorsque le courant y circule. Selon la loi de Joule, de la chaleur est produite, et cette partie de la perte d'énergie est appelée perte en cuivre.

• Définition de la perte en fer : La perte en fer comprend la perte par courants de Foucault et la perte par hystérésis générées par le noyau de fer du transformateur dans un champ magnétique alternatif. Même dans des conditions idéales, ces pertes persistent en raison des caractéristiques inhérentes du matériau du noyau de fer.

• Performance idéale : Dans un transformateur idéal, la résistance des enroulements peut être considérée comme infiniment petite, entraînant une perte en cuivre négligeable. Cependant, la perte en fer existe toujours car elle est liée aux propriétés du matériau du noyau et à l'action du champ magnétique alternatif, qui ne peuvent pas être complètement éliminées, même dans un scénario idéal.

Pertes en cuivre et en fer dans les transformateurs réels

Dans les transformateurs pratiques, la situation est différente. Bien que nous puissions minimiser les pertes en utilisant des matériaux de haute qualité et des conceptions avancées, les pertes en cuivre et en fer sont inévitables. Voici quelques caractéristiques des pertes en cuivre et en fer dans les transformateurs réels :

• L'impact réel de la perte en cuivre : Dans les transformateurs pratiques, la perte en cuivre est causée par la résistance des enroulements et est directement proportionnelle au carré du courant. Cela signifie que lorsque la charge augmente et que le courant s'élève, la perte en cuivre augmente également de manière significative.

• Impact réel des pertes en fer : Les pertes en fer réelles dans les transformateurs comprennent les pertes par courants de Foucault et les pertes par hystérésis. Les pertes par courants de Foucault sont causées par la production de courants de Foucault dans le noyau de fer en raison du champ magnétique alternatif, tandis que les pertes par hystérésis résultent de la perte d'énergie dans le matériau du noyau de fer lors du processus de magnétisation et de démagnétisation répétitifs.

• Comparaison des pertes en cuivre et en fer : Dans les transformateurs pratiques, les valeurs spécifiques des pertes en cuivre et en fer dépendent de divers facteurs, notamment la conception du transformateur, les conditions de charge, la fréquence de fonctionnement, etc. Dans certains cas, la perte en cuivre peut dépasser la perte en fer, tandis que dans d'autres situations, la perte en fer peut être plus importante. Généralement, pour les transformateurs sous faible charge ou sans charge, la perte en fer peut prédominer, alors que pour les transformateurs sous forte charge, la perte en cuivre peut être plus significative.

Conclusion

En résumé, la perte en cuivre dans un transformateur idéal est généralement inférieure à la perte en fer, car la perte en cuivre peut théoriquement approcher zéro, tandis que la perte en fer ne peut pas être complètement éliminée en raison des propriétés du matériau du noyau de fer. Dans les transformateurs pratiques, les pertes en cuivre et en fer existent, et leurs valeurs spécifiques dépendent de divers facteurs. L'importance des pertes en cuivre et en fer peut varier selon les différentes conditions de fonctionnement.