Le transformateur est un convertisseur « alternatif-alternatif » qui permet de modifier la valeur efficace d’une tension alternative en maintenant la fréquence et la forme de l’onde inchangées.
Les transformateurs sont des machines entièrement statiques, cette absence de mouvement est d’ailleurs à l’origine de leur excellent rendement. Leur utilisation est primordiale pour le transport de l’énergie électrique où l’on préfère « transporter des volts plutôt que des ampères ». Ils assurent l’élévation de tension entre la source (alternateurs EDF fournissant une tension de 20000 V) et le réseau de transport (400000 V en Europe, 1000000 V en Russie ou au Canada), puis ils permettent
l’abaissement de la tension du réseau vers l’usager. En outre, le transformateur procure un isolement entre réseaux et permet de changer de régime de neutre.
Les transformateurs sont réalisés en toutes puissances et tensions, de quelques VA et à basse tension pour l’alimentation de circuits électroniques à quelques centaines de MVA et de kV pour l’alimentation ou le couplage des réseaux de transport de l’énergie électrique.
Le transformateur est également utilisécomme adaptateur d’impédance en électronique.
Nous étudierons tout d’abord le transformateur monophasé et nous verrons comment en déduire les propriétés des transformateurs triphasés.
On peut employer deux symboles pour représenter le transformateur monophasé. Sur celui de la Figure 1.1 page suivante (a), les trois barres verticales symbolisent le noyau magnétique qui permet à l’énergie magnétique de passer du bobinage
primaire au bobinage secondaire.
Principe - Équations
1.2.1 Constitution - Principe
Un transformateur comprend :
— un circuit magnétique fermé :
Û de perméabilité magnétique aussi haute que possible afin de faciliter le
plus possible le passage des lignes de champ magnétique ;
Û d’hystérésis aussi faible que possible pour limiter les pertes ;
Û feuilleté (tôles de 0,2 à 0,3 mm d’épaisseur) afin de limiter les courants
de Foucault ;
Û de résistance électrique aussi élevée que possible, toujours dans le but
d’affaiblir les courants de Foucault, à cette fin on utilise des aciers au
silicium (2 à 3 %).
— deux enroulements (bobines) :
Û le primaire alimenté par un générateur de tension alternative de tension
V1 et comportant n1 spires. Il absorbe le courant I1. Le primaire transforme
l’énergie électrocinétique reçue en énergie magnétique. C’est un
récepteur d’énergie électrique qui transforme cette énergie en énergie
magnétique ;
Û le secondaire comporte n2 spires ; il fournit, sous la tension V2, un courant
I2 au dipôle récepteur. Le secondaire transforme l’énergie magnétique
reçue du primaire en énergie électrocinétique. C’est un générateur
d’énergie électrique.
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