Le transformateur

A)Les transformateurs.

L’évolution du transformateur est reliée à l’histoire du courant alternatif. Le principe même du transformateur est de modifier la tension aux bornes de celles-ci. Soit cette tension devient plus élevée, soit cette tension est rabaissée.

1)      Rapport de transformation

Pour calculer le rapport de transformation, on a la formule suivante :

                                        n  =   n ₂        =           U_prim.

                                                   n ₁              U _secondaire

                                                   _{U étant les tensions aux bornes du transformateur}  

            2) Les différents types de transformateur

                  a. Le transformateur éleveur de tension

Le rôle des transformateurs éleveurs de tension électrique est utilisé à la sortie des centrales électrique. En effet, à l’entrée d’un poste, le courant est diminué et la tension est augmentée.

                b. le transformateur abaisseur de tension  

Le rôle des transformateurs abaisseurs de tension électrique est surtout utilisé dans un centre de distribution. Le courant est de nouveau élevé et la tension abaissée.

            3) le Fonctionnement

Un transformateur est composé de trois séries de deux bobines (car on fonctionne en courant triphasé), reliées par un ensemble de tôles ferromagnétique accolées. En effet, dans une paire de deux bobines, un champ magnétique est créé du à l’enroulement d’une phase autour d’une barre de la tôle, grâce au courant alternatif. Dans le cas où le courant d'entrée serait continu, un champ magnétique n'est pas créé. Ensuite, ce champ circule dans l’ensemble de la tôle en fonction de la valeur donnée à la tension entrante, et induit un courant dans la bobine secondaire. De même pour chaque phases.

Le calcul du champ magnétique B en Tesla nous mène au calcul théorique suivant :

                                                     B=          U          .

                                                     4,44.A.f.n

Sachant que U est la tension d’entrée dans la bobine primaire en Volts ; A l’aire du fer en m² (valeur que l’on retrouve dans des tables) ; f la fréquence donnée par le courant en Hertz ; et n le nombre de spires (nombre de tours que parcours le fil autour de la bobine).

            A chaque transformateur, on peut remarquer que les tôles sont conçues et disposées différemment. Cette étude a pour but l’amélioration de «l’écoulement » du champ magnétique. De plus, un effet de chaleur est créé. Essayez de toucher un adaptateur branché depuis assez longtemps : il dégage de la chaleur. C’est pourquoi, dans les transformateurs abaissant la tension, on construit des circuits de fluides qui refroidissent le noyau ferromagnétique ou bien on observe  au dessus de ventilateurs. De même, on a trouvé une autre solution pour réduire les pertes calorifiques. Expliquons-nous :

Du fait que le cœur ferromagnétique (tôle) conduit un champ magnétique, un faible courant est créé. Dans les premiers transformateurs construit, le cœur était uniforme. Ainsi le courant parcouru dans ce dernier était en court circuit. La solution technologique est : fabriquer plusieurs tôles ferromagnétiques accolées, séparées par un isolant. Plus l'écart est mince, moins il y a de pertes. En effet, le courant s'isole dans les différentes parties du cœur ferromagnétique, et le champ magnétique peut franchir les zones isolées.

Voici différentes solutions existantes :

Vue de face :                                                                                             

Il existe trois différentes façons de construire un transformateur (triphasé),  on parle de couplage :

-         Le montage en triangle.

- Le montage en étoile :

            On peut remarquer que les ligne de champ convergent tous vers le bas. Ce qui mène a déduire que les pertes magnétiques seront élevées.