Transformateur sont des dispositifs essentiels dans le monde électrique, utilisant l'induction électromagnétique pour transférer l'énergie entre les circuits. Leur fonction principale est d'ajuster les niveaux de tension alternative, en les augmentant ou en les diminuant, tout en maintenant la fréquence du courant constante. Ce transfert d'énergie s'effectue sans aucune connexion conductrice directe entre les circuits, grâce à l'induction électromagnétique. La loi d'induction de Faraday. Ce principe explique comment un champ magnétique peut induire force électromotrice (EMF) dans un circuit électrique.
Les transformateurs électriques jouent un rôle crucial dans le transfert de l'énergie d'un circuit à un autre sans changement de fréquence. Ils modifient les niveaux de tension, ce qui affecte inversement le courant électrique. Le fonctionnement des transformateurs repose sur les principes de l'électromagnétisme et de l'induction mutuelle.
Le transformateur a été inventé en 1884 en Angleterre, marquant une étape importante dans l'utilisation du courant alternatif. Il a été utilisé pour la première fois à la centrale électrique à vapeur de Rome-Cerchi en 1886, ce qui a permis de produire et de transmettre des tensions élevées (1 400 à 2 000 volts), qui pouvaient ensuite être ramenées à des niveaux plus sûrs pour une utilisation résidentielle et commerciale.
Bien que la conception fondamentale reste inchangée, les transformateurs modernes servent à diverses applications. Les grands transformateurs des centrales électriques facilitent la transmission de la haute tension, en minimisant la perte de puissance due à la chaleur. Les transformateurs de signal et les transformateurs audio, par exemple, adaptent la sortie du microphone à l'entrée de l'amplificateur. Les transformateurs de mesure convertissent la puissance de la ligne principale en tensions plus basses pour des mesures sûres, tandis que les transformateurs d'impulsion transmettent les signaux numériques dans les appareils électroniques.
Un transformateur de base se compose de trois éléments : le noyau magnétique, l'enroulement primaire et l'enroulement secondaire. L'enroulement primaire se connecte à une source de courant alternatif, générant un champ magnétique alternatif qui induit une force électromotrice dans l'enroulement secondaire. Lorsque ce circuit secondaire est fermé, il est parcouru par un courant alternatif. Les deux enroulements partagent un noyau magnétique constitué de tôles d'acier laminées, ce qui permet au champ magnétique de circuler à faible réluctance. Le rapport de tension entre la sortie et l'entrée correspond au rapport de tours des enroulements : moins de tours dans l'enroulement secondaire entraînent un abaissement, tandis que plus de tours créent un abaissement.
Les transformateurs respectent la loi de la conservation de l'énergie - l'énergie ne peut pas disparaître mais seulement changer de forme. Ils ne génèrent pas d'électricité mais ajustent son intensité par induction électromagnétique. En enroulant des fils avec des boucles différentes autour d'un noyau, la tension peut être augmentée ou diminuée entre les circuits.
Alors que les transformateurs monophasés ont un enroulement primaire et un enroulement secondaire, les transformateurs triphasés ont trois séries d'enroulements. Ceux-ci sont essentiels pour alimenter les charges industrielles et générer du courant triphasé.
Transformateurs transfèrent l'énergie électrique entre les circuits par induction électromagnétique, principalement en augmentant ou en diminuant les tensions pour une transmission efficace sur de longues distances et des tensions d'application appropriées.La défaillance peut être due à une surcharge, à une surtension, à un court-circuit, au vieillissement des composants, à un mauvais entretien, à des défauts de fabrication ou à des influences environnementales. La surcharge entraîne une surchauffe ; les surtensions peuvent endommager les composants ; les courts-circuits augmentent le flux de courant nuisible ; le vieillissement dégrade les matériaux ; un mauvais entretien exacerbe l'usure ; les défauts peuvent entraîner une défaillance prématurée.
Les transformateurs sont essentiels pour ajuster les tensions/courants des circuits CA dans les industries :
