Les transformateurs sont des dispositifs stationnaires indispensables pour transférer efficacement l'énergie électrique d'un circuit à l'autre.
Ils modifient la tension entre le côté entrée, appelé primaire, et le côté sortie, appelé secondaire, pour répondre à différentes exigences. Un transformateur élévateur augmente la tension à la sortie, tandis qu'un transformateur abaisseur l'abaisse.
Cet article explique la conception et la fonction des deux Transformateur élévateur et abaisseur et couvre les principes de base de la transmission électrique.
A transformateur abaisseur de tension réduit la tension d'un niveau élevé du côté primaire à un niveau plus bas du côté secondaire.
Par exemple, si un bâtiment est alimenté en courant triphasé à 480 volts mais a besoin de 208 volts triphasés pour une machine, un transformateur abaisseur est utilisé pour abaisser la tension de 480 à 208 volts, garantissant ainsi que l'équipement reçoit la tension appropriée.
A transformateur élévateur Le transformateur élévateur augmente la tension en ayant une tension plus basse du côté primaire et une tension plus élevée du côté secondaire. Par exemple, si le câblage de votre bâtiment fournit 208 volts mais qu'une grosse machine nécessite 480 volts, un transformateur élévateur est nécessaire pour faire passer la tension de 208 à 480 volts.
Un transformateur comprend deux bobines de fil : l'enroulement primaire, qui reçoit l'énergie, et l'enroulement secondaire, qui fournit l'énergie. Les deux bobines sont enroulées autour d'un noyau de fer magnétique constitué de fines tôles laminées afin de réduire la perte d'énergie à l'intérieur du noyau causée par les variations des champs magnétiques.
Lorsque le courant circule dans l'enroulement primaire, il crée un champ magnétique qui induit une tension et un courant dans l'enroulement secondaire par induction mutuelle. La tension du côté secondaire dépend du rapport des tours entre les bobines secondaire et primaire.
Cette relation est exprimée par la formule suivante
V1V2=N1N2=I2I1V2V1=N2N1=I1I2z
où V1V1 et V2V2 sont les tensions sur les enroulements primaire et secondaire, N1N1 et N2N2 sont le nombre de tours dans les bobines primaire et secondaire, et I1I1 et I2I2 sont les courants dans les enroulements primaire et secondaire, respectivement.
Un transformateur élévateur augmente la tension dans l'enroulement secondaire par rapport au côté primaire. Selon la formule de transformation de la tension, pour que la tension secondaire V2V_2V2 soit supérieure à la tension primaire V1V_1V1, le nombre de tours de la bobine secondaire N2N_2N2 doit être supérieur à celui de la bobine primaire N1N_1N1. Cela signifie que :
Alors que le transformateur augmente la tension, il diminue le courant du côté secondaire parce que la puissance totale des deux côtés est égale. L'épaisseur du fil reflète la capacité du courant : la bobine primaire, qui transporte plus de courant, utilise un fil de cuivre isolé plus épais, tandis que la bobine secondaire utilise un fil plus fin. Les transformateurs sont évalués en kVA (kilovoltampères), produit de la tension et du courant.
Par exemple, avec un transformateur 1:10, on applique 10V sur l'enroulement primaire :
La tension secondaire est calculée comme suit : V2=N2N1×V1=100VV_2 = frac{N_2}{N_1} fois V_1 = 100VV2=N1N2×V1=100V
La tension secondaire est donc dix fois supérieure à la tension d'entrée.
Un transformateur abaisseur de tension abaisse la tension au niveau de l'enroulement secondaire par rapport au côté primaire. Selon la formule de transformation de la tension, pour que la tension secondaire V2V_2V2 soit inférieure à la tension primaire V1V_1V1, le nombre de tours de la bobine secondaire N2N_2N2 doit être inférieur à celui de la bobine primaire N1N_1N1. Cela signifie que :
Alors que le transformateur réduit la tension, il augmente le courant du côté secondaire. La bobine secondaire transportant plus de courant, elle utilise un fil de cuivre isolé plus épais, tandis que la bobine primaire utilise un fil plus fin. Les transformateurs abaisseurs sont souvent utilisés dans des applications à basse tension, comme l'éclairage paysager.
Par exemple, avec un transformateur 100:1, on applique 10V sur l'enroulement primaire :
La tension secondaire est:V2=N2N1×V1=0,1VV_2 = frac{N_2}{N_1} fois V_1 = 0,1VV2=N1N2×V1=0,1V
Cela signifie que la tension secondaire est 100 fois inférieure à la tension primaire.
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Un transformateur peut fonctionner en sens inverse, c'est-à-dire que l'enroulement secondaire est alimenté par une source de courant alternatif et l'enroulement primaire alimente la charge. Cela signifie qu'un transformateur élévateur peut fonctionner comme un transformateur abaisseur, et vice versa.
Cependant, pour un fonctionnement efficace et sûr, chaque enroulement doit être utilisé dans les limites de sa tension et de son courant d'origine. L'utilisation d'un transformateur à l'envers en dehors de ces limites peut entraîner une inefficacité ou des dommages dus à une tension ou un courant excessif.
Les transformateurs élévateurs sont dotés d'un épais fil de cuivre isolé du côté primaire et portent la tension à 11 000 volts ou plus. Ils sont indispensables pour répondre à des besoins d'alimentation particuliers, tels que l'exploitation d'un réseau de distribution d'électricité. Machines à rayons X, Ces transformateurs sont également utilisés pour augmenter la tension dans les lignes de transmission à haute puissance et pour renforcer les appareils électroniques. Ces transformateurs sont également utilisés pour augmenter la tension dans les lignes de transmission à haute puissance et pour renforcer les appareils électroniques.
Les transformateurs abaisseurs de tension sont couramment utilisés dans les appareils de la vie quotidienne, notamment les CD, les téléviseurs et les sonnettes. Ils sont également utilisés dans les stabilisateurs de tension, les onduleurs, les réseaux de distribution d'énergie, les chargeurs de téléphones portables et les lignes de transmission.
Un transformateur élévateur augmente la tension de l'enroulement primaire à l'enroulement secondaire, tandis qu'un transformateur abaisseur diminue la tension.
Oui, un transformateur peut fonctionner à l'envers - en utilisant le secondaire comme entrée et le primaire comme sortie - mais il doit rester dans les limites de tension et de courant d'origine pour éviter les dommages et l'inefficacité.
Les transformateurs élévateurs transportent un courant plus élevé sur le côté primaire, c'est pourquoi un fil de cuivre isolé plus épais est utilisé pour gérer le courant en toute sécurité.
On les trouve dans les appareils électroniques ménagers tels que les téléviseurs et les chargeurs, les stabilisateurs de tension, les onduleurs et les réseaux de distribution d'électricité.
Les transformateurs reposent sur des champs magnétiques changeants, qui ne se produisent qu'avec le courant alternatif, de sorte qu'ils ne peuvent pas fonctionner avec le courant continu (DC).
