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Rendement énergétique : pourquoi le choix entre transformateur et autotransformateur influence les pertes électriques ?

Dans un contexte où l’optimisation de la performance énergétique est devenue un enjeu stratégique pour l’industrie, les systèmes de conversion d’énergie doivent être choisis avec précision. Le choix entre un transformateur et un autotransformateur n’est pas uniquement dicté par des critères de coût ou de compacité, mais aussi par leur impact direct sur les pertes électriques et, par conséquent, sur le rendement global des installations.

Un précédent article envisageant les similitudes et les différences entre transformateur et autotransformateur, les distinctions de conception entre ces deux technologies influencent également la nature et le niveau des pertes, notamment les pertes fer (ou pertes par hystérésis et courants de Foucault) et les pertes cuivre. Cet article propose un tour d’horizon des mécanismes de pertes associés à chaque technologie, en mettant en lumière l’apport des transformateurs EcoDesign conçus par Circé Technologies. Il s'appuie également sur le Livre blanc édité par Circé, titré Transition énergétique et démarche éco-responsable Pourquoi et comment choisir un transformateur basse tension écodesign téléchargeable gratuitement depuis notre page d'accueil circe-technologies.

Il est essentiel de rappeler que dans les installations industrielles ou tertiaires, même des écarts minimes de rendement énergétique peuvent engendrer des conséquences économiques significatives à moyen ou long terme. En effet, un système électrique mal dimensionné ou mal adapté peut générer non seulement une surconsommation électrique, mais aussi une usure prématurée des composants, une dégradation de la qualité de l'alimentation (harmoniques, déséquilibres) et des interruptions de service non planifiées.

Comprendre les pertes électriques dans les transformateurs

Pertes fer : l’effet du champ magnétique sur le noyau

Les pertes fer, ou pertes dans le circuit magnétique, sont générées par l’alternance du champ magnétique dans le noyau ferromagnétique du transformateur. Elles se divisent en deux catégories principales :

  • Les pertes par hystérésis, liées à la résistance du matériau à changer d’état magnétique.
  • Les pertes par courants de Foucault, dues à la circulation de courants induits dans le noyau.

Un transformateur classique, conçu avec des matériaux de haute qualité et un noyau bien dimensionné, peut réduire significativement ces pertes. Les transformateurs EcoDesign de Circé optimisent la forme du circuit magnétique et utilisent des tôles à faibles pertes pour atteindre un rendement de 98%.

La gestion thermique joue ici un rôle prépondérant. Une montée en température excessive du noyau peut accroître les pertes fer et nuire à la stabilité du fonctionnement. Les modèles EcoDesign se distinguent par leur capacité à maintenir un régime thermique stable même en fonctionnement prolongé.

Pertes cuivre : l’échauffement des enroulements

Les pertes cuivre correspondent à la dissipation thermique émise par effet Joule lors du passage du courant électrique dans les enroulements en cuivre. Ces pertes sont proportionnelles au carré du courant et à la résistance des conducteurs.

La réduction des pertes cuivre repose donc sur :

  • L’optimisation de la section des fils
  • Le choix de cuivre à faible résistance
  • Une architecture électrique bien équilibrée

Il est également important de noter que ces pertes sont sensibles à la charge réelle de l'installation. Un transformateur surdimensionné, sous-utilisé, entraînera des pertes cuivre proportionnellement plus importantes. C’est pourquoi une bonne adéquation entre dimensionnement et usage réel est primordiale.

Des modèles sur-mesure que l'expertise de Circé permet de concevoir et d’ajuster précisément à ces paramètres. L'approche personnalisée de l'accompagnement technique permet également d’intégrer d’autres éléments de réduction de pertes comme l’imprégnation sous vide-pression ou des isolants thermiques plus performants. La collaboration peut se faire à distance et englobe la conception de systèmes électriques complets sur mesure. 

Comparaison du rendement entre transformateur et autotransformateur

Le cas de l’autotransformateur : une efficacité accrue... mais sous conditions

L’autotransformateur présente un rendement théorique plus élevé que le transformateur classique car :

  • Il n’utilise qu’un seul enroulement partagé entre primaire et secondaire
  • Moins d’énergie passe par le champ magnétique
  • Le poids et le volume de cuivre sont réduits

Cependant, cette efficacité est réelle uniquement si le rapport de transformation est proche de 1 (ex. : passage de 230 V à 200 V). Dans les cas de plus grande différence de tension, les pertes deviennent comparables à celles d’un transformateur conventionnel, sans bénéficier de l’isolation galvanique.

Il convient aussi de signaler que les autotransformateurs sont généralement déconseillés dans des environnements sensibles, où les conditions de sécurité, la continuité de service ou les exigences normatives imposent des dispositifs isolants stricts.

Transformateur EcoDesign : priorité à la réduction des pertes globales

Contrairement à l’autotransformateur, le transformateur basse tension classique transfère l’intégralité de l’énergie via le champ magnétique, ce qui engendre davantage de pertes fer et cuivre. Toutefois, grâce aux améliorations technologiques, les modèles EcoDesign de Circé offrent un compromis optimal entre rendement et sécurité.

  • Des tôles à faibles pertes
  • Des circuits magnétiques optimisés
  • Une conception électrique limitant les échauffements
  • Une durée de vie prolongée grâce à un meilleur équilibrage thermique

Ces transformateurs peuvent aussi intégrer des fonctions complémentaires : capteurs de température, disjoncteurs, voyants lumineux, options de pré-câblage pour faciliter leur intégration industrielle.

Intérêts industriels d’un rendement optimisé

Moins de pertes = plus d’efficacité et de sobriété énergétique

Une différence de rendement de 2 à 3 % sur des transformateurs de puissance peut entraîner des dizaines de kWh économisés par jour. Cela impacte :

  • La facture énergétique
  • La durée de vie des composants
  • Le dimensionnement des systèmes de refroidissement

Dans des contextes de forte consommation ou de prix volatils de l’électricité, ces économies peuvent représenter plusieurs milliers d’euros par an. Réduire les pertes thermiques diminue aussi la sollicitation des ventilations ou systèmes de refroidissement, améliorant la durabilité de l’installation.

Les entreprises engagées dans une démarche de transition, de sobriété énergétique et d’amélioration continue trouveront dans les solutions Circé un levier de performance.

Intégration sur-mesure : une approche globale

Le choix d’un transformateur ne peut être isolé de son environnement réel. Circé propose l’intégration de ses transformateurs dans des systèmes électromécaniques complets (armoires, alimentation machine, ferroviaire, etc.).

Le bureau d’études accompagne la définition de l’architecture technique optimale, conciliant rendement, sécurité et conformité réglementaire. L’approche intègre les contraintes d’espace, de dissipation thermique, de maintenance ou de compatibilité électromagnétique.

Gagnez en efficacité grâce aux transformateurs EcoDesign de Circé

Les pertes électriques ne sont pas une fatalité. Grâce à une technologie adaptée et à l’accompagnement d'experts, vous améliorez durablement la performance énergétique de vos installations.

Les solutions sur-mesure proposées tiennent compte de vos contraintes techniques, économiques, normatives et environnementales.

Besoin d’un accompagnement ? Testez notre simulateur EcoDesign ou contactez notre bureau d’études pour une étude personnalisée. Quel que soit votre pays, notre service export est dimensionné pour vous accompagner efficacement à l'international.

Illustration réalisée par AI (Source : DALL.E)

 

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