En comparant un transformateur en alliage amorphe 400 kVA avec un transformateur en acier au silicium conventionnel, le prix d''achat n''est qu''une partie du calcul. La question la plus importante pour de nombreux projets de distribution d''électricité est :

Combien de coûts d''électricité peut le transformateur économiser pendant sa durée de vie et combien de temps prendra-t-il pour récupérer l''investissement initial plus élevé?

Pour les applications avec de longues périodes d''énergie et des charges relativement légères, un transformateur en alliage amorphe peut réduire considérablement les pertes sans charge. Cependant, son prix d’achat plus élevé et ses caractéristiques fondamentales différentes signifient que ce n’est pas automatiquement le choix le plus économique pour chaque projet.

Cet article utilise un transformateur 400 kVA comme exemple et explique comment estimer l''avantage annuel d''économie d''énergie.

1. Pourquoi un transformateur en alliage amorphe a-t-il une perte sans charge plus faible?

Le noyau est l''une des différences les plus importantes entre un transformateur en acier au silicium conventionnel et un transformateur en alliage amorphe.

Les transformateurs de distribution classiques utilisent généralement des tôles d''acier en silicium orientées vers les grains d''une épaisseur d''environ0,23–0.35 mmLes noyaux d''alliage amorphes utilisent des matériaux de verre métallique qui ne sont qu''environ un dixième d''épaisseur.

La bande d''alliage amorphe extrêmement fine et ses caractéristiques magnétiques aident à réduire les pertes de noyau lors de l''aimantation et de la démagnétisation répétées.

Cela est particulièrement important parce queperte sans charge se produit chaque fois que le transformateur est activé, même lorsque le transformateur fournit peu ou aucune charge.

Par conséquent, un transformateur qui reste activé 24 heures sur 24 peut consommer une quantité considérable d''électricité par des pertes de noyau sur une année entière.

2. 400 kVA Transformateur sans perte de charge Comparaison

Pour un transformateur 400 kVA, les valeurs suivantes peuvent être utilisées comme comparaison pratique:

Pour le calcul, nous pouvons utiliser300 Wpour le transformateur en acier silicium et170 Wpour le transformateur en alliage amorphe.

La différence est :

300 W − 170 W = 130 W

Cela signifie que le transformateur en alliage amorphe peut réduire la perte sans charge d''environ130 Wdans les conditions assumées.

Cette différence peut sembler petite au début. Cependant, le transformateur est normalement actionné en continu.

3. Combien d''électricité peut-il économiser en un an?

En supposant que le transformateur reste activé 24 heures par jour et 365 jours par an :

Temps de fonctionnement annuel = 24 × 365 = 8 760 heures

Pour le transformateur classique :

300 W × 8 760 h = 2 628 kWh/an

Pour le transformateur en alliage amorphe :

170 W × 8 760 h = 1 489,2 kWh/an

L''économie annuelle d''énergie estimée est donc:

2,628 − 1,489.2 = 1,138.8 kWh/year

Donc, sous ces hypothèses, un transformateur en alliage amorphe 400 kVA peut économiser environ1 139 kWh d''électricité par an grâce à des pertes moins élevées sans charge.

L''économie réelle dépend des valeurs d''essai garanties par le fabricant et du temps d''alimentation réel du transformateur.

4. Combien d’argent représentent 1 139 kWh ?

Le prochain paramètre important est le tarif de l''électricité.

Par exemple, si le prix de l’électricité est :

0,10 $/kWh

puis :

1 138,8 kWh × $0.10/kWh =$113.88/an

Si le prix de l’électricité est :

0,15$/kWh

puis :

1 138,8 kWh ×$0.15/kWh =$170.82/an

À :

0,20$/kWh

L’épargne annuelle devient :

1 138,8 kWh ×$0.20/kWh =$227.76/an

Cela démontre pourquoi le prix de l''électricité doit être inclus lors de l''évaluation d''un transformateur en alliage amorphe.

Exemple Économie annuelle d''énergie sans charge

Ces chiffres représententéconomies d''énergie sans charge uniquementIls ne comprennent pas les différences de perte de charge.

5. Qu''en est-il de la perte de charge?

C''est un point important qui est parfois négligé.

Un transformateur a deux catégories principales de pertes :

• Pas de perte de charge — principalement associé au noyau magnétique et présent chaque fois que le transformateur est activé.

• Perte de charge — principalement associé à la résistance à l''enroulement et à d''autres effets dépendants de la charge, augmentant approximativement avec le carré du courant de charge.

L''avantage d''un transformateur en alliage amorphe est particulièrement important lorsque le transformateur passe une grande partie de son temps de fonctionnement à une charge légère.

Par exemple, les transformateurs de distribution rurales peuvent rester alimentés tout au long de la journée et de la nuit alors que leur charge réelle varie considérablement. Les transformateurs d''éclairage de rue et certaines applications liées au photovoltaïque peuvent également avoir des profils de fonctionnement dans lesquels la réduction de la perte sans charge est précieuse.

Par conséquent, la comparaison des transformateurs uniquement par leur capacité nominale, telle que 400 kVA, n''est pas suffisante.

Leprofil de charge réeldevrait également être considéré.

6. Quand un transformateur amorphe 400 kVA est-il plus économique?

Les transformateurs en alliage amorphe sont particulièrement adaptés aux applications avec:

• Longues périodes d’énergie

• Charge moyenne faible ou modérée

• Périodes importantes d''inactivité ou de légère charge

• Réseaux de distribution ruraux

• Systèmes d''éclairage routier

• Certaines applications photovoltaïques

• Systèmes de distribution où les transformateurs restent alimentés en continu

Dans ces situations, le transformateur peut passer des milliers d''heures à fonctionner en dessous de sa capacité nominale.

Puisque les pertes sans charge se produisent indépendamment du fait que le transformateur soit fortement chargé, la réduction de ces pertes peut apporter un avantage économique tout au long de l''année.

7. Que faire si le transformateur fonctionne au-dessus de 80% de charge?

La situation devient différente lorsque le transformateur fonctionne à une charge constante.

À des niveaux de charge élevés,Les pertes de charge deviennent de plus en plus importantesÉtant donné que la perte de charge est fortement liée au courant, l ' avantage économique ne peut être déterminé simplement en comparant les pertes sans charge.

Si un transformateur 400 kVA fonctionne constamment au-dessus d''environ80 % de la capacité nominaleLa différence de perte sans charge peut représenter une proportion plus faible de la perte totale annuelle d''énergie.

Dans de tels cas, le prix d''achat plus élevé d''un transformateur en alliage amorphe peut prendre plus de temps pour se récupérer.

Par conséquent, avant d''acheter, il est conseillé de comparer:

Différence de prix initiale + perte annuelle sans charge + perte annuelle de charge + tarif d''électricité + heures de fonctionnement prévues

plutôt que de prendre la décision basée uniquement sur la perte de noyau inférieure du transformateur en alliage amorphe.

8. Le prix d''achat 30% plus élevé doit être considéré

Les transformateurs en alliage amorphe ont généralement un prix d''achat initial plus élevé. Pour la même évaluation 400 kVA, le prix peut être approximativement30 % plus élevéque d''un transformateur conventionnel, en fonction de la conception, du fabricant, des spécifications, du marché et de la quantité de commande.

Par exemple, si un transformateur 400 kVA conventionnel coûte:

$10,000

et le modèle d''alliage amorphe coûte environ 30% de plus:

\(10,000 × 1.30 =\)13,000

L’investissement supplémentaire est :

\(13,000 −\)10,000 = $3,000

Si l''économie annuelle d''électricité est de 170,82 $, la période de remboursement simple basée uniquement sur la perte sans charge serait :

\(3,000 ÷\)170.82 ≈ 17.6 years

Cet exemple montre un point important :

Une perte sans charge plus faible ne signifie pas automatiquement une courte période de remboursement.

Le résultat économique réel dépend fortement des taux d''électricité, des heures de fonctionnement, du profil de charge, des prix des transformateurs et des valeurs de perte garanties offertes par le fabricant.

9. Trois paramètres que vous devriez calculer avant d''acheter

Pour une comparaison économique pratique, les acheteurs devraient recueillir trois paramètres clés.

1. Pas de perte de charge

Ne comparez pas simplement la capacité du transformateur. Demandez aux fournisseurs la perte sans charge garantie ou testée en watts.

Pour cet exemple :

Acier en silicium: <300 W

Alliage amorphe: ≈170 W

2. Taux d &apos; électricité

Utilisez le tarif d’électricité réel applicable au projet.

Un transformateur qui fonctionne dans une zone où l''électricité coûte cher a une plus grande valeur potentielle en réduisant les pertes que celui qui fonctionne où l''électricité est peu coûteuse.

3. Niveau de charge réel

Estimez comment le transformateur fonctionnera pendant une journée, un mois et une année typiques.

Un transformateur fonctionnant à une charge de 20 à 40 % pendant de longues périodes devrait être évalué différemment d’un transformateur fonctionnant près de 80 à 100 % en continu.

Le calcul le plus précis devrait utiliser une courbe de charge annuelle plutôt qu''un seul pourcentage de charge supposé.

10. Inconvenients du transformateur en alliage amorphe

L''efficacité énergétique n''est qu''une partie de la sélection du transformateur.

Les noyaux en alliage amorphe ont également plusieurs caractéristiques que les acheteurs devraient comprendre.

Tout d''abord, le matériau de base est relativement fragile.Un choc mécanique ou une manipulation inappropriée peuvent provoquer des fissures ou endommager le noyau, de sorte que les procédures de transport, d''installation et d''entretien nécessitent des soins appropriés.

Deuxièmement, le bruit de fonctionnement peut être légèrement plus élevé.Selon la conception du transformateur et les conditions de fonctionnement, un transformateur en alliage amorphe peut présenter un niveau de bruit approximativement2–3 dB plus hautun modèle conventionnel comparable.

Troisièmement, le prix d’achat initial est plus élevé.Une prime de prix d''environ 30% est possible, bien que la différence réelle varie selon les spécifications et le fabricant.

Par conséquent, la sélection du transformateur doit tenir compte non seulement de l''efficacité énergétique, mais aussi de la manutention mécanique, des exigences acoustiques, du coût d''investissement et du profil d''exploitation prévu du projet.

11. Un transformateur d''alliage amorphe 400 kVA vaut-il la peine d''acheter?

Il n''y a pas de réponse universelle basée uniquement sur la capacité du transformateur.

Pour une application 400 kVA, la comparaison économique devrait commencer par les données réelles de perte du transformateur et les conditions de fonctionnement.

Le calcul de base est :

Économie annuelle d''énergie sans charge = différence de perte sans charge × heures d''énergie annuelles

Ensuite :

Économie annuelle d''électricité = Économie annuelle d''électricité × tarif d''électricité

Enfin :

Période de remboursement simple = Coût d''achat supplémentaire ÷ économie annuelle d''électricité

Pour une évaluation plus complète, les pertes de charge devraient également être incluses.

Si le transformateur est alimenté en continu et passe une grande quantité de temps à une charge légère, la perte sans charge inférieure d''un noyau d''alliage amorphe peut fournir un avantage significatif à long terme.

Si le transformateur fonctionne constamment à une charge élevée, cependant, l''acheteur devrait prêter plus d''attention au profil de perte complet et calculer le coût total de propriété avant de prendre une décision d''achat.

Conclusion

Un transformateur en alliage amorphe 400 kVA peut réduire considérablement les pertes sans charge par rapport à un transformateur en acier au silicium conventionnel S. En utilisant les valeurs exemplaires de300 W contre 170 WL''économie annuelle théorique est d''environ1 139 kWhlorsque le transformateur reste activé en continu pendant 8760 heures.

Cependant, l''économie monétaire annuelle dépend du taux local d''électricité, tandis que la période de remboursement dépend également du coût d''achat supplémentaire et du profil de charge réel du transformateur.

Pour cette raison, la bonne question n''est pas simplement « Combien d’électricité peut économiser un transformateur en alliage amorphe ? »

Une meilleure question est :

« Combien peut-il économiser dans mes conditions d’exploitation réelles et combien d’années va-t-il prendre pour récupérer l’investissement supplémentaire ? »

Pour les réseaux de distribution ruraux, l''éclairage routier, les applications photovoltaïques et d''autres systèmes ayant de longues périodes d''alimentation et des charges relativement légères, ce calcul peut être particulièrement important lors du choix d''un transformateur de distribution 400 kVA.

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