Qu'est-ce que la construction et le fonctionnement d'un transformateur monophasé ?
Construction et fonctionnement d'un transformateur monophasé
Un transformateur monophasé est un dispositif statique qui transfère l'énergie électrique d'un circuit à un autre par induction électromagnétique, les niveaux de tension et de courant étant modifiés au cours du processus. Voici un aperçu de sa construction et de son fonctionnement :
Construction :
1. Noyau :
- Généralement constitué de tôles d'acier laminées pour réduire les pertes par courants de Foucault.
- Fournit un chemin à faible réluctance pour le flux magnétique.
- Deux types :
- Type de noyau : L'enroulement entoure le noyau.
- Type de coque : Le noyau entoure le bobinage.
2. Enroulements :
- Enroulement primaire : Connecté à la source de tension d'entrée.
- Enroulement secondaire : Connecté à la charge.
- Le nombre de tours dans chaque enroulement détermine le rapport de transformation de tension.
3. Isolation :
- Isolation inter-tours : Entre les tours d'un même enroulement pour éviter les courts-circuits.
- Isolation inter-enroulements : Entre les enroulements primaire et secondaire pour la sécurité et l'isolation de tension.
- Bagues : Prévoir une isolation pour les conducteurs entrant et sortant du transformateur.
4. Réservoir :
- Enferme le noyau et les enroulements, remplis d'huile isolante pour le refroidissement et l'isolation.
- Fournit une protection contre l'humidité et d'autres risques environnementaux.
5. Réservoir conservateur :
- Connecté au réservoir principal pour permettre la dilatation et la contraction de l'huile dues aux changements de température.
6. Respirer :
- Permet à l'air d'entrer dans le réservoir du conservateur pour compenser les changements de volume d'huile.
- Contient du gel de silice pour absorber l'humidité de l'air.
7. Système de refroidissement :
- Les transformateurs immergés dans l'huile reposent sur la convection naturelle ou le refroidissement par air forcé.
- Les transformateurs plus grands peuvent utiliser des radiateurs, des ventilateurs ou d'autres méthodes de refroidissement.
Principe de fonctionnement :
1. Tension d'entrée : Lorsqu’une tension alternative est appliquée à l’enroulement primaire, elle crée un flux magnétique alternatif dans le noyau.
2. Induction électromagnétique : Le flux magnétique changeant induit une force électromotrice (FEM) dans l'enroulement secondaire, conformément à la loi de Faraday sur l'induction électromagnétique.
3. Tension de sortie : L'ampleur de la FEM induite dans l'enroulement secondaire est proportionnelle au rapport des spires dans les enroulements primaire et secondaire. Ceci détermine la transformation de tension.
4. Transformation actuelle : Le courant circulant dans l'enroulement secondaire est inversement proportionnel au rapport de transformation de tension. Cela signifie que si la tension augmente, le courant diminue et vice versa.
5. Transfert de puissance : La puissance transférée du primaire au secondaire est presque égale, en négligeant les pertes.
Types de transformateurs monophasés :
- Transformateur élévateur : Augmente la tension (plus de tours dans l'enroulement secondaire).
- Transformateur abaisseur : Diminue la tension (plus de tours dans l'enroulement primaire).
- Transformateur d'isolement : Fournit une isolation électrique entre les circuits primaires et secondaires.
Avantages des transformateurs monophasés :
- Transfert de puissance efficace : Haute efficacité grâce à de faibles pertes.
- Transformation de tension : Offre une flexibilité pour ajuster les niveaux de tension.
- Isolation électrique : Isole les circuits pour plus de sécurité.
Inconvénients des transformateurs monophasés :
- Capacité de gestion de puissance limitée : Les transformateurs monophasés sont généralement utilisés pour les applications à faible puissance.
- Chute de tension plus élevée : Plus sujet aux chutes de tension que les transformateurs triphasés.
Les transformateurs monophasés sont des composants essentiels dans diverses applications, notamment la distribution d'énergie résidentielle et commerciale, les appareils électroniques et les systèmes industriels. Ils jouent un rôle crucial en garantissant un transfert de puissance et une régulation de tension sûrs et efficaces.