Pourquoi les transformateurs échouent sous tension continue
La physique en une phrase
Les transformateurs nécessitent un flux magnétique variable pour induire une tension ; le courant continu produit un flux statique, donc l'induction s'arrête après le transitoire initial.
Décomposition étape par étape
- Excitation alternative : Courant sinusoïdal → flux sinusoïdal (Φ = Φmax sin ωt) → dΦ/dt ≠ 0 → FEM induite continue dans le secondaire (loi de Faraday).
- Excitation continue : Courant constant → flux constant → dΦ/dt = 0 après la mise sous tension initiale → FEM induite nulle.
- Enroulement primaire sous CC : Se comporte comme une inductance à faible résistance seulement à la mise sous tension ; l'état stable ne voit que la résistance du fil → courant massif → saturation → surchauffe → destruction.
L'analogie de la pompe
Imaginez le noyau comme un bélier hydraulique. Le courant alternatif est une pompe alternative — va-et-vient qui déplace le fluide (énergie) vers le secondaire. Le courant continu est un tuyau bouché — la pression monte mais rien ne circule.
Exceptions et cas limites
- Transformateurs d'impulsion / convertisseurs flyback : Fonctionnent sur du CC pulsé (carré unipolaire) avec intervalles de remise à zéro délibérés — reposent toujours sur dΦ/dt.
- Convertisseurs CC-CC : Utilisent du courant alternatif haute fréquence en interne (commutation) pour obtenir l'isolement ; le transformateur ne voit jamais du CC pur.
- Transformateurs de mesure (TA) : Saturent instantanément sur composante CC ; c'est pourquoi ils sont réservés à l'alternatif.
Avertissement pratique
Brancher accidentellement un primaire de transformateur 120 V AC sur 120 V CC tire ~10× le courant nominal. Fusibles/disjoncteurs doivent couper en millisecondes sinon l'enroulement brûle.