Relations de phase dans les transformateurs et convention des points

Pourquoi la phase est importante dans les transformateurs

Les transformateurs sont intrinsèquement des dispositifs à courant alternatif (AC), et la phase relative des enroulements primaire et secondaire détermine comment la tension et le courant se transfèrent entre eux. Une compréhension claire de ces relations est essentielle pour les concepteurs de circuits et les professionnels de maintenance.

Simulation des relations de phase avec SPICE

En utilisant une simple analyse transitoire SPICE, nous pouvons visualiser comment les tensions primaire et secondaire s'alignent dans le temps. L'exemple suivant modélise un transformateur abaisseur 10:1 avec une charge résistive :

analyse transitoire spice pour nutmeg:
transformateur v1 1 0 sin(0 15 60 0 0)
rbogus1 1 2 1e-12
v2 5 0 dc 250
l1 2 0 10000
l2 3 5 100
k l1 l2 0.999
vi1 3 4 ac 0
rload 4 5 1k
.tran 0.5m 17m
.end
commandes nutmeg:
setplot tran1
plot v(2) v(3,5)

La tension secondaire V(3,5) est en phase avec la tension primaire V(2) et réduite d'un facteur dix.

Dans cette configuration, la tension secondaire est exactement un dixième de la primaire, tandis que le courant secondaire augmente d'un facteur dix. Les deux formes d'onde maintiennent la même phase.

Relation de phase des courants

En utilisant Nutmeg pour tracer les courants de branche :

commandes nutmeg:
setplot tran1
plot I(L1#branch) I(L2#branch)

Les courants primaire et secondaire sont en phase ; le courant secondaire est dix fois plus grand.

Interprétation de la polarité du transformateur

Les inductances elles-mêmes n'ont pas de marquages de polarité, donc la relation de phase d'un transformateur dépend de la façon dont ses enroulements sont connectés. Pour standardiser cela, les fabricants emploient la convention des points, une notation simple mais puissante.

Des points sont placés à côté des bornes correspondantes sur chaque enroulement. Lorsque les points s'alignent du même côté du transformateur, les tensions sur le primaire et le secondaire sont en phase (déphasage de zéro degré). Si les points sont sur des côtés opposés, le secondaire est déphasé de 180°.

Points opposés indiquent une inversion de phase de 180°.

En échangeant les connexions de l'enroulement primaire ou secondaire, vous pouvez intentionnellement changer la relation de phase :

Connecter les deux enroulements avec des points correspondants produit une relation en phase.

Points clés à retenir

• Pour un transformateur idéal, les tensions et courants primaire et secondaire sont directement proportionnels et maintiennent un déphasage nul lorsque la convention des points correspond.
• La convention des points est la norme industrielle pour indiquer la polarité des enroulements, assurant les relations de phase correctes dans la conception de circuits.

Apprentissage complémentaire

• Fiche d'exercices sur la phase