Transformateur Élévateur : Principes, Fonctionnement, Applications
Un **transformateur élévateur** augmente la tension CA du primaire au secondaire tout en diminuant le courant proportionnellement, conservant la puissance (idéalement). C'est la pierre angulaire de la **transmission d'énergie longue distance efficace**.
Construction & Rapport Spires
- Enroulement Primaire (Entrée) : Moins spires (Np), fil plus épais (courant plus fort).
- Enroulement Secondaire (Sortie) : Plus spires (Ns > Np), fil plus fin.
- Noyau : Acier Silicium Laminé (faibles pertes hystérésis/Foucault) — chemin flux faible réluctance.
- Rapport Spires (a) : a = Ns / Np > 1.
Relations Idéales
Vs / Vp = Ns / Np = a
Is / Ip = Np / Ns = 1/a
Pin ≈ Pout (VpIp = VsIs)
Pourquoi Élever pour Transmission ?
Pertes (I²R) lignes. Pour puissance fixe P :
I = P / V → Pertes = (P/V)² × Rligne ∝ 1/V².
- Doubler Tension → **Pertes divisées par 4**.
- Transport 115 kV, 230 kV, 500 kV, 765 kV, 1100 kV (UHV).
- Abaissement postes pour distribution (11 kV, 415 V/240 V).
Applications Clés
| Application | Rapport Typique | Notes |
|---|---|---|
| Transport Réseau (GSE - Générateur Élévateur) | 1:20 à 1:50 | 18 kV Générateur → 500 kV Réseau. MVA massifs. Refroidissement huile/air forcé. |
| Poste Distribution | 1:10 à 1:30 | 115 kV → 12,47 kV. Changeurs prise charge (LTC) pour régulation tension. |
| Four Micro-ondes | ~1:80 | 120 V → 2,2 kV (Magnétron). Haute inductance fuite (limite courant). |
| Néon / Cathode Froide | 1:50 à 1:100 | 120 V → 2-15 kV. Haute réactance fuite (courant constant). |
| Bobine Allumage (Automobile) | 1:100 | 12 V → 30-40 kV. En réalité CC pulsé (flyback), pas CA régime permanent. |
| Audio (Préampli Micro / Boîte DI) | 1:10 à 1:15 | Adaptation impédance (Bas Z micro → Haut Z préampli). Pas saturation noyau BF. |
Non-Idéalités Réelles
- Régulation : Vs chute sous charge (Req + jXeq).
- Courant d'Appel (Inrush) : Energisation passage zéro tension → saturation noyau → 10-15× courant nominal (harmoniques, déclenchements intempestifs).
- Courant Magnétisant : Faible courant vide (magnétisation + pertes fer).
Sécurité
Haute tension sortie = **Danger mortel**. Barrières, verrouillages, mise à terre, dégagements (CEI 60076 / IEEE C57.12) obligatoires.