Principe de Transformer :tout ce que vous devez savoir

Le principe du transformateur est l'un des composants électriques les plus importants dans un système d'alimentation en courant alternatif. Aujourd'hui, de nombreux circuits utilisent des transformateurs qui sont essentiels et constituent l'épine dorsale de la façon dont nous alimentons tout.
Cet article vous expliquera son principe de fonctionnement, sa structure de base et ses applications afin que vous puissiez trouver le transformateur adapté à vos besoins !

Cet article vous expliquera son principe de fonctionnement, sa structure de base et ses applications afin que vous puissiez trouver le transformateur adapté à vos besoins !

1. Qu'est-ce qu'un transformateur ?

Un transformateur est un appareil électrique utilisé pour transmettre de l'énergie électrique d'un circuit électrique à un autre. De plus, il maintient le facteur de puissance à l'unité et garantit que les niveaux de tension restent inchangés dans les deux circuits.

2. Types de Transformateurs :

Les types de classifications des transformateurs sont les suivants :

(Schémas de transformateur)

Basé sur la construction

1. Transformateur de type noyau - Les composants du noyau peuvent être constitués de tôles d'acier laminées, de tôles d'acier au silicium ou d'un alliage de fer comme l'acier au silicium. Possède également des bobines de fil cylindriques comme enroulements avec des enroulements basse tension placés plus près du noyau.
2. Transformateur de type coque - est celui dans lequel tout le noyau, la bobine et l'isolation sont logés à l'intérieur d'une coque en aluminium ou en acier. Prend principalement la forme rectangulaire.

Selon le type d'approvisionnement

1. Transformateur monophasé - Ce type est un dispositif à enroulement unique avec une bobine connectée au côté primaire et une autre au côté secondaire d'un transformateur.
2. Transformateur triphasé - Se compose de trois bobines fixées de chaque côté du noyau. De plus, chaque connexion de bobine est telle qu'elle produit des champs magnétiques mutuellement perpendiculaires.
3. Auto-transformateur :ce type utilise deux enroulements de chaque côté pour la transformation de tension élévatrice et abaisseuse.

(Transformateur rempli d'huile)

Selon le type de refroidissement

1. Transformateurs remplis d'huile - Il dissipe la chaleur générée par le courant électrique à travers l'huile.
2. Transformateur à noyau d'air :un dans lequel il dissipe la chaleur générée par le courant électrique dans l'air.

Selon leur utilisation

1. Transformateur de courant :utilisé pour mesurer des courants très élevés dans la transmission d'énergie électrique.
2. Transformateur de potentiel :mesure les tensions CA très élevées.

Selon l'objectif

1. Transformateur élévateur :permet de changer le niveau de tension de bas en haut
2. Transformateur abaisseur :permet de changer le niveau de tension de haut en bas

(Transformateur haute tension)

3. Applications des transformateurs

Les applications Transformers sont dans :

• Tout d'abord, l'utilisation industrielle et en laboratoire et la régulation de la tension dans les systèmes électriques pour augmenter ou diminuer la tension d'alimentation.
• Deuxièmement, l'énergie électrique production et distribution, et industries minières, pétrolières et gazières.
• Troisièmement, augmentez ou diminuez les tensions CA des lignes d'alimentation électrique.
• Utilisation de la technologie radio pour intensifier ou abaisser les signaux haute fréquence pour une transmission sur de plus longues distances sans aucune perte de puissance du signal. Courant dans les transformateurs audio et les transformateurs commerciaux.
• Enfin, les circuits d'électronique de puissance où ils peuvent fonctionner comme régulateurs de tension automatiques.

4. Structures de base d'un transformateur

(Structures de transformateur)

Les structures d'un transformateur de base comprennent :

• Noyau laminé ; constitué de pièces de fer laminé agencées de manière à ménager un cheminement minimal au flux magnétique. De plus, le noyau agit comme un circuit magnétique fermé.
• Primaire enroulement; placé autour du noyau dans les deux sens et isolé du noyau. Les bobines sont des fils de cuivre.
• Enroulement secondaire ; placé autour du primaire et isolé de celui-ci, tous deux dans le même sens ou avec une polarité inverse à celle du primaire.

Construction de base du transformateur :

Un transformateur se compose de deux ou plusieurs bobines (enroulements) enroulées autour d'un noyau en acier laminé. Les enroulements d'entrée (enroulement primaire) se connectent à une borne de la source d'alimentation. Et les enroulements de sortie (enroulement secondaire) se connectent à travers le circuit de charge.

(Travail manuel sur les composants)

Voici les étapes de base de la construction d'un transformateur :

• Tout d'abord, fabrication des bobines primaires et secondaires :utilisez du ruban isolant ou un revêtement émaillé pour séparer les enroulements de ces bobines les uns des autres.
• Ensuite, le montage de ces bobines sur un noyau de fer doux commun consiste en des tôles d'acier au silicium hautement laminées enveloppées de ruban isolant pour réduire les pertes par courants de Foucault. L'assemblage de ces tôles de noyau de transformateur se présente sous la forme de bandes. Surtout, les feuilles doivent avoir une teneur élevée en silicium pour réduire perte d'hystérésis. De plus, la bobine primaire se connecte à une extrémité du noyau tandis que l'autre se fixe à la bobine secondaire. De plus, vous avez besoin de traversées appropriées lors de l'isolation et de la sortie des bornes du réservoir du transformateur.
• Bobines de blindage - Utilisées pour protéger l'enroulement primaire des effets électromagnétiques causés par les tensions induites dans les transformateurs qui peuvent provoquer une défaillance catastrophique du transformateur. De même, cela se fait en enroulant des rubans isolants supplémentaires des deux côtés de ces bobines.

5. Principe de fonctionnement d'un transformateur

Le principe de base impliqué dans le fonctionnement des transformateurs est la loi de Faraday sur l'induction électromagnétique :N*dΦ/dt (loi de Faraday), où N est le nombre de tours de bobine.

(Loi de Faraday)

La loi stipule qu'un flux électrique est induit dans un circuit fermé lorsque le flux magnétique qui lui est lié change. Ce phénomène résulte de l'inductance mutuelle des courants présents dans ces deux circuits. Voici l'explication :

Lorsqu'un courant électrique traverse l'enroulement primaire, il crée un champ magnétique autour de cet enroulement. Par conséquent, produit un flux magnétique autour de la bobine primaire aussi bien. Ensuite, le noyau du transformateur fournit un chemin à ce flux pour connecter les enroulements. Cependant, tous les flux ne sont pas liés à l'enroulement secondaire et sont donc appelés flux de fuite. Ensuite, une induction de tension sur la bobine secondaire se produit. Cela est dû à l'induction mutuelle entre les bobines enroulées sur un noyau de fer commun par couplage dans le noyau magnétique.

Ce processus crée une force électromotrice induite lorsqu'il tente de s'opposer au flux de courant qui le traverse et vice versa. La tension induite dans la bobine secondaire agit comme une charge pour l'enroulement primaire.

N.-B. ; Un transformateur est un appareil statique; ainsi, les niveaux de tension changeants se produisent en raison de l'induction magnétique, et non du mouvement de ses matériaux solides.

Voyons maintenant les termes importants lorsqu'il s'agit de transformateurs.

(Bobinages en cuivre)

Rapport de transformation dans les transformateurs

Le rapport du nombre de tours dans l'enroulement primaire à celui dans le secondaire bobine. Ce nombre indique combien de fois le niveau de tension diminue dans le circuit primaire après avoir été abaissé à travers le transformateur.

Sa représentation est X/Y. « X » désigne le nombre de spires dans la bobine primaire (Np) et « Y » désigne le nombre de spires dans la bobine secondaire (Ns). En supposant qu'il s'agit d'un transformateur idéal.

Formule; Np/Ns=n=Rapport de virage

Par exemple, s'il y a 100 tours dans la bobine primaire et 50 tours dans le secondaire, ce rapport est exprimé sous la forme 100/50.

Cela signifie qu'un transformateur avec un rapport élévateur aura moins de tours sur son côté secondaire que sur son primaire. Cependant, l'inverse est vrai pour un transformateur avec un rapport abaisseur.

(Bobinages du transformateur)

Rapport de transformateur

Le rapport de la tension secondaire à la tension primaire est le rapport du transformateur. L'expression du rapport de transformation de tension est en volts/volts ou ampères/ampères, et cela dépend du type de résistance de charge connectée à la bobine secondaire.

La formule de calcul ;

Rapport du transformateur =(résistance de charge secondaire V/V ou V/A)/(primaire V ou primaire A)

Par exemple; La tension aux bornes d'un enroulement secondaire est de 100 volts et le courant qui le traverse est de 20 ampères. Ensuite, le rapport de transformation de ce circuit particulier sera de 100/20.

N.-B. ; Le niveau de courant maximal ou la tension aux bornes d'un l'enroulement secondaire d'un transformateur fait référence au courant ou à la tension nominale. Ce calibre du circuit secondaire décide de sa capacité maximale de travail. Et détermine s'il convient aux applications à haute tension ou à faible courant.

(Le Transformateur et les composants électriques)

Efficacité du transformateur

C'est le rapport du travail effectué par un transformateur sur puissance d'entrée à celle générée dans l'enroulement secondaire.

Son expression est en termes de pourcentage.

La formule est :

Efficacité =(Puissance de sortie/Puissance d'entrée) x 100

Par exemple, considérons la puissance d'entrée d'un transformateur de 100 watts et l'enroulement secondaire génère 80 watts. Ensuite, l'efficacité du transformateur de ce circuit particulier sera de 80 %.

Cela signifie qu'il y a une perte d'énergie de 20 % lorsque le courant passe du côté primaire-secondaire du transformateur.

Notez que les niveaux de puissance d'entrée et de sortie du transformateur doivent être les mêmes pour que ce rapport reste valide. C'est-à-dire que les courants primaires et secondaires doivent avoir la même valeur.

Si le courant d'entrée est supérieur à la sortie, le rendement du transformateur sera inférieur à 100 % et vice versa.

(emf)

Équation de la force électromotrice d'un transformateur

La force électromotrice (emf) est simplement le rapport de la tension d'entrée à la tension de sortie dans un transformateur.

Son expression est en termes de volts/volt ou ampères/ampère.

Par exemple, considérez la tension d'entrée du transformateur comme 100 volts et la tension de sortie est de 95 volts. Ensuite, la force contre-électromotrice de ce circuit particulier sera de 95/100 ou 0,95 fois la tension d'entrée.

Cela signifie qu'il y a une perte d'énergie de 0,05 volt lorsque le courant passe du côté primaire du transformateur au côté secondaire.

La formule pour trouver la force électromotrice à travers une bobine secondaire d'un transformateur est :

E=N*delta/Tours^n

Où,

E :force électromotrice en volts.

N :nombre de tours dans l'enroulement primaire.

Delta/Tours^n :rapport de tours des bobines primaires et secondaires.

Vous pouvez écrire l'équation ci-dessus sous la forme E=N*Tours^(n-x)

Où « n » désigne le nombre de spires dans la bobine secondaire et « x » est égal à (N-n).

Cette équation montre que la force électromotrice à travers un enroulement secondaire est directement proportionnelle aux spires primaires et inversement proportionnelle à (N-n).

(Transformateur de tension)

Puissance électrique dans un transformateur

Le calcul de la puissance électrique dans un transformateur est facile, en utilisant la formule :Puissance =Tension x Courant.

Où "Puissance" désigne la puissance d'entrée et "Tension" et "Courant" désignent la tension et le courant d'entrée.

Par exemple :considérez que la puissance nominale du transformateur est de 100 watts et que la tension aux bornes de son enroulement primaire est de 400 volts. Ensuite, le courant qui le traverse sera de 0,25 ampères comme puissance =tension x courant.

Comme vous pouvez le voir ici, le courant consommé par un transformateur est très faible par rapport à sa puissance nominale.

6. Résumé

Nous avons donné des informations sur ce que font les transformateurs et comment ils fonctionnent dans cet article de blog. Si vous souhaitez en savoir plus sur votre projet lié au transformateur, contactez-nous ! Notre équipe est toujours heureuse de répondre à toutes vos questions.