Circuit électronique : transformateur monophasé (#01)

Définition :

Un transformateur monophasé est un appareil statique à induction électromagnétique destiné à transformer un système monophasé de courant alternatif en un ou plusieurs systèmes de courant alternatif monophasé de même fréquence, d'intensité et de tension efficaces généralement différents, en assurant un isolement galvanique.

Rapport de transformation :

Le rapport de transformation d'un transformateur est le quotient de la valeur efficace de la tension au secondaire à vide par la valeur efficace de la tension au primaire :   Si m > 1, le transformateur est élévateur, si m < 1, il est abaisseur et si m=1, l'appareil est un transformateur d'isolement. Certains auteurs préfèrent utiliser le quotient inverse m'.

Construction :

Un transformateur monophasé est constitué d'un noyau ferromagnétique fermé réalisé avec un matériau de forte perméabilité sur lequel sont placés deux enroulements. L'une de ces bobines, appelée primaire, est alimentée par une source de tension alternative et l'autre enroulement, nommé secondaire, est relié à une charge. Pour l'étude du principe, on place habituellement les deux enroulements sur deux colonnes distinctesdu circuit magnétique. La disposition réelle est différente : les bobines sont concentriques pour minimiser les flux de fuite. Primaire et secondaire sont soit répartis sur les deux colonnes, soit placés sur une colonne centrale, le flux se refermant par deux colonnes latérales : c'est le circuit magnétique cuirassé (figure 7.20). Cela ne change en rien la mise en équation du transformateur.

Symbole :

Sur les schémas, un transformateur peut être représenté par l'un des deux symboles indiqués (figure 7.21). Le premier fait apparaître les deux enroulements, séparés par un trait qui rappelle la présence du noyau ferromagnétique.

Pointage des enroulements :

Les symboles sont insuffisants pour connaître totalement le transformateur car les deux extrémités des enroulements ne sont pas équivalentes. En effet, le sens de bobinage détermine le sens du champ magnétique créé et donc les polarités instantanées des tensions induites. Les deux possibilités sont le pas à gauche et le pas à droite (figure 7.22).

L'important est de savoir si les deux enroulements sont de même sens ou de sens contraire. On a illustré les deux cas en représentant les deux bobines sur des colonnes opposées du circuit magnétique pour la clarté du schéma, bien que cela ne corresponde pas à la disposition réelle d'un transformateur (figure 7.23). Pour conserver une information sur les sens de bobinage avec le symbole du transformateur, une extrémité de chaque enroulement est munie d'un point (figure 7.24).

Ces bornes homologues correspondent à des points de même polarité instantanée. En effet, si, à un instant donné, la borne A du transformateur (a) est à une tension positive par rapport à l'autre extrémité B du primaire, le courant entre par A (le primaire est un récepteur) et crée un flux qui induit une force électromotrice dans le secondaire telle que la borne D soit positive par rapport à C. Si une charge est connectée sur le transformateur, le courant sort à cet instant de la borne D (le secondaire est un générateur). Par contre, sur le transformateur (b), c'est la borne C qui est positive par rapport à D à cet instant.

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