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Dans un transformateur basse tension de type sec, la performance énergétique dépend principalement de deux types de pertes : les pertes fer, liées au matériau magnétique du circuit, et les pertes cuivre ou pertes Joule, causées par l’échauffement des conducteurs lors du passage du courant.
Ces dernières sont déterminées par la formule P = R x I², où R est la résistance électrique du conducteur et I l’intensité du courant. Autrement dit, plus un matériau a une résistivité élevée, plus il s’échauffe sous l’effet du courant, et plus il dissipe de l’énergie sous forme de chaleur.
C’est ici que la résistivité prend une dimension stratégique. Optimiser un transformateur, c’est choisir les bons matériaux conducteurs – cuivre, aluminium ou autres – en fonction de leur capacité à conduire l’électricité avec un minimum de pertes. Cette approche, alliée à une conception précise des enroulements et une excellente maîtrise thermique, constitue la base de l’ingénierie des transformateurs EcoDesign développés par Circé.
Dans ses transformateurs secs, Circé adopte une démarche combinatoire entre le choix du fil conducteur, l’épaisseur des sections, la qualité du circuit magnétique, et surtout, la gestion fine de la température d’échauffement. Cet équilibre délicat vise à réduire significativement la valeur de R dans l’équation des pertes Joule, sans compromettre la robustesse du système.
Face à l’envolée des coûts de l’électricité et à la pression environnementale, l’industrie est sommée de réduire sa consommation énergétique sans sacrifier la fiabilité de ses installations. Dans ce contexte, les transformateurs sont des cibles prioritaires.
Circé a pris une longueur d’avance en développant une gamme de transformateurs basse tension EcoDesign à haut rendement, capable d’atteindre 98 % d’efficacité énergétique. Là où un transformateur standard perd en moyenne 4 à 5 % d’énergie, le modèle EcoDesign divise ces pertes par deux – voire par trois dans certaines configurations.
Ce résultat provient d’un travail de fond sur l’ensemble de la chaîne de valeur :
- Sélection de matériaux conducteurs à faible résistivité ;
- Maîtrise des techniques d’enroulement ;
- Utilisation de matériaux magnétiques haut de gamme ;
- Refroidissement naturel par convection (technologie à sec).
Cette approche a permis de réduire la température de fonctionnement de 30°C, passant de 180°C sur un modèle classique à 150°C sur un modèle EcoDesign. Ce différentiel a un double effet bénéfique : une réduction des pertes Joule et une longévité accrue des composants, souvent supérieure à 20 ans.
Mieux encore, le simulateur développé par Circé permet aux industriels de calculer en ligne leur retour sur investissement, souvent amorti en moins de six mois.
Au-delà des choix actuels en matière de conception thermique et électrique, la résistivité pourrait aussi être abordée sous l’angle de la recherche de nouveaux matériaux conducteurs ou magnétiques. Dans ce domaine, l’intelligence artificielle (IA) joue un rôle croissant, notamment dans la modélisation moléculaire et la découverte de nouveaux composés.
Ainsi, plusieurs laboratoires internationaux s’intéressent à des alliages ou structures cristallines optimisées via machine learning. Ces recherches pourraient permettre d’améliorer les performances sans recourir aux terres rares.
Ces travaux suggèrent des pistes futures prometteuses. En parallèle, Circé poursuit son travail d’éco-conception : sélection de matériaux disponibles, recyclables et réparables, participant à son échelle à la souveraineté industrielle française.
Minimiser la résistivité, c’est aussi limiter la montée en température. Et cette optimisation thermique compte énormément : une température trop élevée dégrade à la fois les isolants, les enroulements et les propriétés magnétiques du noyau.
Le refroidissement passif utilisé par Circé est une alternative propre aux solutions à bain d’huile. Pour que cette solution soit efficace, les composants doivent chauffer le moins possible, grâce à :
- La qualité des matériaux ;
- Le dimensionnement précis des bobinages ;
- La réduction des pertes Joule.
Un transformateur standard qui fonctionne à 180°C subit un vieillissement accéléré, alors qu’à 150°C (EcoDesign), la durée de vie s’allonge. Résultat : moins de pannes, moins de maintenance, plus de rentabilité.
Les transformateurs EcoDesign de Circé sont déjà adoptés par Bouygues Telecom, Naval Group, Spie, Total et d’autres acteurs majeurs. Ces équipements répondent aux exigences des :
- Data centers et bâtiments intelligents ;
- Industries lourdes et pétrochimie ;
- Militaire, ferroviaire, médical ;
- Énergies renouvelables, comme les trackers solaires.
Leurs performances en font une solution stratégique dans le cadre de la transition énergétique. Circé a déjà anticpé les futures obligations européennes, en intégrant dans sa gamme les critères de la directive EcoDesign.
L'expertise de Circé s’inscrit dans une logique globale de réindustrialisation, de réduction d’empreinte carbone, et de transition énergétique. Grâce à son bureau d’étude intégré, elle conçoit des solutions sur-mesure pour les environnements extrêmes.
Le choix d’un transformateur EcoDesign devient ainsi un levier d’action sur les plans économique, écologique et stratégique.
Vous souhaitez évaluer concrètement le retour sur investissement d’un transformateur basse tension EcoDesign ? Testez le simulateur Circé en ligne et confiez-nous l’analyse de votre cahier des charges.
Illustration réalisée par AI (Source : DALL.E)
