Transformateurs

Introduction

Bientôt...


type commutation interrupteur

Type de transformateur

Il existe des transformateurs moulés, ouverts ou toriques.

  • Marche ou ON ou à accrochage ou Activé : entrée et sortie reliée, contact maintenu.
  • (Marche) ou (arrêt) ou Momentané ou (On) ou « On : entrée et sortie reliée, contact non maintenu (bouton-poussoir de sonnette)
  • Off ou Neutre ou arrêt : entrée et sortie non reliée

Transformateur spécial

Transformateur audio, vidéo, triphasé...

  • Transformateur Audio : Transformateur conçu pour faire passer un signal de bande passante 20Hz à 20kHz sans distortion ni décalage de phase.
  • Transformateur Vidéo : Transformateur conçu pour faire passer un signal de plusieurs MHz sans distortion ni décalage de phase.
  • Autotransformateur : transformateur variable permettant d'abaisser ou augmenter une tension. Attention: le secondaire est relié au primaire
type commutation interrupteur

Il faut différencier le transformateur de tension du transformateur d'impédance. Transformateur de tension : Le transformateur de tension transmet une puissance électrique en assurant une isolation galvanique du fait de l'absence de contact entre les deux enroulements. Il est constitué de deux enroulements, bobinés sur une carcasse métallique, ou un tore. Un transformateur ne fonctionne qu'en régine sinusoidal. Théorie Rapport de transformation

On a $m$ le rapport de transformation : ($n_2$ le nombre de spires, et $U_2$ la tension au secondaire ; $n_1$ le nombre de spires, et $U_1$ la tension au primaire)

$$\frac{U_2}{U_1} = \frac{n_2}{n_1} = -m $$ On peut donc augmenter ou abaisser la tension appliquée au primaire, en faisant varier le nombre de spiresd es deux enroulements.

Il serait tentant de réaliser un transformateur 230V vers 23V avec 10 spires au primaire et 1 spire au secondaire, cependant, il faut prendre en compte le phénomène de saturation magnétique.

Le primaire d'un transformateur se comporte comme une inductance infinie grace au matériau magnétique qui est présent à l'intérieur des spires.

Lorsque le matériau est saturé, l'inductance chute rapidement et l'intensité augmente rapidement au primaire.

Le matériau magnétique d'un transformateur ne peut en effet pas emmagasiner plus d'une certaine quantité d'énergie par unité de volume. Lorsque ce maximum est atteint, il y a saturation magnétique.

Il existe une tension maximale admissible par spire pour un transformateur donné. Pour réaliser un transformateur, il faut donc un nombre minimum de spires à bobiner pour une tension donnée.

Ce minimum est donné par la formule de Boucherot :

$$Ueff=4,44.N.f.S.Bmax$$

Remarque : Le courant secondaire n'est limité que par la résistance série des fils et l'inductance de fuite du transfo.

Puissance transmise :

Dans le cas du modèle du transformateur parfait, la puissance (en VA) du primaire est intégralement restituée au secondaire :

$$U_1.I_1 = U_2.I_2 = P$$ Puissance : Relier des enroulements : Des enroulements peuvent toujours etre mis en série (somme de la tension), mais il faut vérifier qu'ils peuvent délivrer la meme intensité, et que la fin du premier enroulement est reléié au bédut du second. En parallèle, il faut vérifier que la tension des enroulements et identique, et que les enroulements sont reliés dans le meme sens (débuts des bobinages reliés entre eux et fins reliés entre eux). En pratique, le début de bobinage est repéré par un 0 ou un point noir sur la carcasse du transformateur. Protection : Selon la norme, le dispositif de protection doit comporter un courant nominal maximal égal à 125 % du courant primaire nominal du transformateur. Transformateur d'impédance : Le transformateur d'impédance possède la meme structure que le transformateur d'alimentation. Cependant, le but est de transmettre des signaux de plusieurs dizaines de kilohertz. Le rapport d'impédance est comparable au rapport de transformation. Ce type de transformateur est donc utilisé pour l'adaptation d'impédance. $$m^2 = \frac{Z_1}{Z_2} = \left( \frac{U_2}{U_1} \right)^2$$

Avec $Z_1$ l'impédance et $U_1$ la tension au primaire

Par exemple, on désire bracher un haut-parleur de 16 ohms à un étage amplificateur qui fournit un signal de 150V sous 200mA. Si on branche le haut-parleur directement, l'intesité sera de : $$\frac{150}{16} = 9,37A$$

Il faut donc réaliser une adaptation d'impédance, la puissance est maximale lorsque l'impédance est :

$$\frac{150}{0,2} = 750 \Omega$$

On peut donc déduire le rapport d'impédance à utiliser :

$$m^2 = \frac{Z_1}{Z_2} = \frac{750}{16} = 46,87$$

On a donc $m = 6,84$.

Afin de faire passer des fréquences élevées, on utilise des toles à grains orientés très fines comme du type M6X.

Transformateurs d'impulsions : Les transformateurs d'impulsions sont utilisés pour l'allumage de thyristors et triacs, transformateurs de couplages dans la transmission de données. Ils possèdent deux caractéristiques importantes, la surface temps/tension et le temps de montée. La surface temps/tension : Obtenue en intégrant la courbe de réponse en tension du secondaire en fonction du temps, lorsque le primaire est sollicité par la décharge d'un condensateur. Le temps de montée : Rapidité du secondaire à réagir lorsque le primaire est sollicité. Temps mesuré à 70% du maximum de tension attendue. Types de transformateurs : Transformateurs à étrier : Transformateurs courants pour des faibles puissances (< 50VA), La surtension à vide est de 10 à 20 %. Les transformateurs à équerre : Transformateurs disponibles de 50VA à plusieurs centaines de VA. La surtension à vide est inférieur à 15 %. Les transformateurs moulés : Transformateurs de faibles puissances (< 50VA) adaptés pour le montage sur circuit imprimé. Il existe des modèles extra-plats pour diminuer la hauteur des appareils. Les transformateurs toriques : Les trasnformateurs toriques possèdent de nombreux avantages, dont le gain en volume et en poids, jusqu'à 50%. Les bruits d'induction le rayonnement sont faibles tout comme les vibrations, ce qui est parfait pour l'audio. Le courant d'appel est beaucoup plus élevé que les transformateurs classiques. Il faut donc utiliser un fusible temporisé pour la protection. La surtension à vide est de l'ordre de 25 %. Transformateurs à tole magnétique (transformateurs d'impédance) : Transformateurs utilisés pour amplificateurs hi-fi à tubes.

Sources et liens pour en savoir plus :

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