Pertes par hystérésis dans un transformateur. — La

courbe des variations du flux magnétique dans le noyau d'un transformateur se déduit, dans la marche à vide, de la courbe de la force électromotrice secondaire Vj, fîg. 261. En effet, les ordonnées de V2 sont proportionnelles aux variations de celles de la courbe du flux. A un instant donné, l'ordonnée de la courbe de la force électromotrice est donc égale au coefficient angulaire de la tangente à la courbe du flux. Celle-ci est d'ailleurs en avance de 90<* sur la courbe de la force électronioirice secondaire.

Connaissant les ordonnées de la courbe du flux et celles de la courbe du courant i^ qui le fait naître, fîg. 261, on peut, en prenant les premières comme ordonnées et les valeurs correspondantes des

secondes comme abscisses , tracer une courbe fermée qui représente un cycle d'aimantation du noyau et dont Taire est proportionnelle à la perte par hystérésis en une période.

M. Ryan a suggéré un autre moyen de séparer les pertes par hystérésis de celles dues aux courants de Foucault dans un électroaimant spécialement construit pour supporter des températures atteignant 3oo^, les isolants étant en mica ou en asbeste.

On mesure le travail total dépensé pour faire passer dans la bobine magnétisante un courant alternatif, et on en déduit Ténergie absorbée par le fil de la bobine. La différence est la perte par hystérésis et par courant de Foucault. On répète la même expérience en maintenant le courant constant dans la bobine pour diverses températures inférieures à Soo®. Sous cette limite, la perméabilité du fer varie peu, en sorte que la perte par hystérésis est sensiblement constante. Mais la résistance électrique du fer croît rapidement avec la température, en sorte que les pertes par courants de Foucault décroissent. Connaissant le coefficient de variation de la résistance du fer avec la température , il est facile de déduire des essais la perte par hystérésis. Les valeurs ainsi trouvées dans les transformateurs différent parfois notablement des valeurs obtenues avec le même fer essayé par Tune des méthodes exposées aux §§ 2 5o et suivants. Les divergences peuvent tenir à ce que la vitesse de parcours des cycles magnétiques influe sur le travail de Thysiérésis, § 61, et que les vibrations, causées par les attractions entre les spires traversées par les courants variables , diminuent la force coercitive du fer.

Si Ton veut déterminer la perte due à Thystérésis du noyau à Tétat de repos et pour des forces magnétisantes variant lentement , il suffit d'envoyer dans le circuit secondaire des courants croissant par degrés et empruntés à une batterie d'accumulateurs. Une bobine auxiliaire, enroulée sur le noyau et reliée à un galvanomètre balistique, donne dans celui-ci des indications proportionnelles aux accroissements successifs du flux dans le noyau , § 252. En faisant parcourir à ce dernier un cycle magnétique complet, on pourra dresser une courbe telle que celle de la fig. 18, permettant de déterminer la perte cherchée.

M. Ewing a imaginé une méthode qui, au lieu de fournir les

ESSAIS Di;S TKANSFOBMATKrnS. (i%f

pênes parasites dans le fer par différence, ce qui occasionne des erreurs relatives considérables, donne directement l'expression de ces déchets. Soient deux transformateurs A et B de mêmes dimensions et pourvus de noyaux en fil de fer isolé au coton. Le circuit primaire de A est formé de deux couches de fii enroulées dans le môme sens ; celui de B comprend deux couches enroulées en sens inverses. Même remarque pour les secondaires de A et de B. On met les primaires en série, ainsi que les secondaires, après avoir eu soin de noyer dans les noyaux des deux appareils les deux soudures d'un couple thermo-électrique dont le circuit comprend un galvanomètre. Le noyau de A s'échaufîe par suite du phénomène d'hystérésis ei des courants de Foucault qu'on réduit à une valeur négligeable en employant du fil de fer suffisamment fin. Le noyau de B est amené à la même température par un courant envoyé dans le fii de fer qui le compose. Les watts absorbés mesurent la perte dans le 1er du noyau voisin.

Les recherches de MM. J. Thomson et Ewing l'j montrent que les courants de Foucault induits dans le noyau d'un transformateur tendent a diminuer l'aimantation dans l'intérieur des lames qui composent le noyau.

Il s'ensuit que, pour obtenir un flux total déterminé, il est nécessaire de majorer l'induction magnétique à la surface des lames, et, partant, d'accroître les pertes par hystérésis. Ces effets sont toute- ' fois négligeable quand l'épaisseur des lames est inférieure à 0,35 mm.

468. — Conclusions. Régularisation de la dlfiérence de potentiel secondaire. — L'examen des résultats d'essais montre que les transformateurs fournissent des rendements excellents , lorsqu'ils fonciionncnt au débit maximum, mais que leur rendement diminue lorsque le débit est faible, à l'oppose de ce qui a lieu avec les accumulateurs. Toutefois, dans les bons transformateurs, le rendement dépasse ordinairement 90 pour 100 à quart de charge.

Dans l'application des transformateurs à la distribution de

( 'J Electriciait, 8 et i5 avril 1891.

l'énergie électrique en vue de Téclaîrage, la charge maxîma est appliquée journellement durant un nombre d'heures très limité.

Pendant le reste de la journée, la charge est faible ou nulle et le courant primaire est dépensé en pure perte. Il est vrai que, dans le cas d'une distiibution d'énergie sous tension constante, Taccroissement des effets de self-induction, pendant la marche à vide, réduit considérablement Tintensité de ce courant. On pourrait interrompre ce dernier pour l'établir au moment de l'allumage des lampes, mais cette manœuvre est assujettissante et, par suite de la haute tension primaire, expose à certains dangers.

La dépense principale d'énergie, pendant la marche à vide ou à faible débit, est amenée par le phénomène d'hystérésis, très accusé dans un noyau fermé par suite de la force coercitive considérable de celui-ci.

M. Swinburne a cru arriver à réduire la perte moyenne en revenant aux transformateurs à noyaux ouverts, employés au début par Gaulard, dans lesquels la force coercitive est minime. Mais, dans ce cas, on est obligé d'accroître Tintensité du courant magnétisant pour atteindre un effet utile donné et l'expérience a montré que les transformateurs à circuit fermé sont aussi avantageux que ceux à circuit ouvert sous le rapport de la perte à vide.

Une autre solution consiste à laisser, dans le noyau d'un transformateur à circuit magnétique fermé, un vide susceptible d'être comblé par un coin en fer. On retire le coin pendant le jour et on le remet aux heures de grande activité. Cette manœuvre ne présente pas les dangers qu'aurait une action directe sur le courant primaire.

M. E. Thomson s'est servi de ce mode d'action sur la résistance magnétique du transformateur pour régler la différence de potentiel utile et obtenir la fixité absolue de cet élément. Un mécanisme automatique, obéissant à un rolais, modifie la position du coin en fer de manière à compenser les variations de la tension secondaire causées principalement par les dérivations de flux autour de la bobine primaire.

Enfin, dans certains systèmes de distribution de l'énergie, les transformateurs, au lieu d'être installés isolément dans les habitations, sont réunis en dérivation par groupes dans des postes de distribution secondaires. Dans les cas semblables , MM Ganz et C»® disposent un mécanisme automatique qui relie successivement ces

PROJET d'un TRANSFORMATEliH. 629

appareils avec le réseau des alternateurs, au fur et à mesure que la demande s'accroît. De cette manière, le nombre des transformateurs en action est tel que chacun d'eux fonctionne sous une charge voisine de la charge maxima.

M. Mordey a reconnu expérimentalement que la fréquence des périodes a une influence sur le rendement d'un transformateur, ce qui était à présumer, étant donné que les courants de Foucault occasionnent une perte croissant sensiblement comme le carré de la fréquence et que réchauffement par hystérésis est considéré comme sensiblement proportionne! à la fréquence. L'effet relatif de ces deux pertes est minimum pour une certaine durée de la période. Dans le transformatenr qu'il a essayé, M, Mordey a reconnu que cette fréquence critique est égale à loo.