Transformateur

Sommaire:

Fonction

Adapter la tension d'alimentation à la tension d'utilisation.
Isoler électriquement le circuit secondaire du circuit primaire.

Fonctionnement

Protection électrique

Le transformateur doit être protégé électriquement au primaire et au secondaire contre les courts-circuits par des fusibles ou disjoncteurs.
Il convient aussi de le protéger contre les surcharges.

Composition

circuit magnétique

Le circuit magnétique permet au champ magnétique variable de circuler, ce qui permet le transfert de l’énergie du primaire au secondaire.
Le circuit magnétique est composé de tôles d'acier et non d'un seul bloc.
La conception par tôles assemblées, permet de limiter les pertes par courant de Foucault.

Circuit électrique

Les circuits électriques du transformateur sont constitués de fil de cuivre isolés par un vernis ou émaillé.
La section du fil coté primaire (tension haute) est plus petite que la section du fil au secondaire.
Cette différence s'explique par le fait que le courant est plus important du coté de la tension la plus basse.

Grandeurs électriques

Rapport de transformation

Il s'agit du rapport (ratio) entre le nombre de spires des enroulements primaire et le nombre de spires présente dans l'enroulement secondaire.
Il est repéré par la lettre m et il n'a pas d'unité d'expression car il s'agit d'un rapport.
La formule usuelle est :

m =	N₂
	N₁

Par incidence, on peut aussi définir le rapport de transformation par le rapport des grandeurs électriques du transformateur.

m =	U₂	=	I₁
	U₁		I₂

Impédances

Le transformateur par sa fonction et sa construction, présente 2 impédances.
Une impédance élevé au primaire permettant de limité le courant d'entrée à une faible valeur, et une impédance de sortie très faible au secondaire limitant la chute de tension au secondaire.
De ce fait le courant au secondaire est beaucoup plus élevé que le courant primaire. C'est pour cela que les enroulements primaires sont composés d'un fil beaucoup plus fin que les enroulements secondaire.

Force électromotrice

Pertes fer

La transformation de l'énergie électrique en énergie magnétique est inversement présente un rendement inférieur à 1.
En outre, même si le transformateur est à vide, U₂=0 et I₂=0, une puissance est mesurable au primaire.
Cette puissance correspond aux pertes fer du transformateur.

Pertes joule

Pour mesurer les pertes joule dans le transformateur, il faut mettre le secondaire en court-circuit.
Puis à l'aide d'un auto-transformateur, on augmente la tension au primaire pour atteindre le courant nominal au secondaire.
Il suffit alors de mesurer la puissance consommée par le transformateur. En toute rigueur, il faut retirer la valeur des pertes fer a la mesure pour avoir la vrai valeur de ces pertes.

P_j = R x I²