Transformateurs électriques : structure, construction, applications

Contenu

• 1. Qu'est-ce que le transformateur électrique?
• 2. Histoire liée à transformateurs
• 3. Structure de base des transformateurs électriques
• 4. Construction de transformateurs électriques
• 5. Polarité des transformateurs électriques
• 6. Rapport de tours des transformateurs électriques
• 7. Que fait le transformateur?
• 8. Application d'un transformateur
• 9. Avantages et inconvénients de l'utilisation de transformateurs

Qu'est-ce que le transformateur électrique?

Comme son nom l'indique, un transformateur électrique transfère de l'énergie. Une définition formelle de transformateur sera -

«C'est un appareil qui transfère l'énergie électrique entre les circuits électriques.»

C'est un appareil passif. Il utilise la loi de Faraday pour transférer l'énergie sans aucun contact métallique. Les transformateurs électriques sont l'un des appareils utiles et nécessaires pour la distribution d'énergie.

Histoire liée aux transformateurs

Miksa Deri, Otto Blathy et Karoly Zipernowsky sont considérés comme les premiers concepteurs du premier transformateur. Ils ont également mis en œuvre un transformateur pour les systèmes commerciaux. Bien que la loi de l'induction ait été donnée par Faraday en 1830 et par le Rév. La bobine d'induction a été inventée par Nicholas Callan en 1836. Entre-temps, Thomas Alva Edison a eu l'idée de l'ampoule électrique en 1882.

Structure de base du transformateur électriques

Un transformateur électrique monophasé se compose de trois composants principaux. Ce sont: les enroulements primaires, les enroulements secondaires et le noyau magnétique.

• Enroulements primaires - C'est la partie qui est connectée à la source. Il est composé de bobines de fil. Le flux magnétique produit initialement ici.
• Enroulements secondaires - C'est la partie qui est connectée à la charge. Il est également composé de bobines. Il existe un rapport de spires qui définit le nombre de spires du fil pour fabriquer les deux bobines des enroulements. Il n'y a pas de connexion métallique entre les enroulements primaires et les enroulements secondaires, comme mentionné précédemment.
• Noyau magnétique - C'est la structure en fer qui enveloppe les enroulements primaire et secondaire. Il s'agit d'un noyau en fer doux, composé de petits éléments pour réduire les pertes du noyau.

Construction des transformateurs électriques

La construction des transformateurs électriques dépend de la façon dont les enroulements primaire et secondaire sont enroulés autour de la structure de noyau de fer.

Il existe deux catégories de transformateurs. L'un est de type à noyau fermé et un autre est de type à noyau Shell.

A. Transformateur à noyau fermé -

• Ici, les deux enroulements sont enveloppés de l'extérieur du noyau. (Les deux enroulements signifient - enroulements primaires et enroulements secondaires). Dans cette construction, les enroulements enveloppent toutes les jambes du noyau. La moitié des enroulements primaires et la moitié des enroulements secondaires sont maintenus sur les autres de manière dense sur chaque jambe. Le flux magnétique passe par ce processus et augmente le couplage magnétique. Ce type de transformateur présente un inconvénient, connu sous le nom de - 'flux de fuite.

Transformateur Shell Core -

• Dans ce type, les enroulements primaire et secondaire se trouvent à l'intérieur du noyau de fer. Ici, le noyau de fer forme une structure en forme de coque pour les enroulements, c'est pourquoi il est connu sous le nom de Shell Core Transformer. Les enroulements partagent la même jambe centrale, qui a une section transversale deux fois plus grande que les jambes extérieures. Ce type de transformateurs surmonte le problème du «flux de fuite».

• Enroulements: Les enroulements sont la partie conductrice de courant du transformateur. Le fil de cuivre ou d'aluminium est principalement utilisé pour fabriquer la bobine des enroulements. Les bobines et les enroulements de transformateur peuvent être classés en deux catégories principales. Elles sont - Bobines concentriques et Bobines de sandwich. Les bobines sandwich sont généralement utilisées dans les transformateurs de type coque. Des disques alternatifs sont fabriqués en forme de spirale.
• Il ya aussi des Enroulements hélicoïdaux, qui sont utilisés dans les applications basse tension et haute puissance. Il y a des isolateurs à l'intérieur de chaque type d'enroulements. Les isolateurs sont l'un des éléments importants des transformateurs électriques.
• Climatisation  Le refroidissement d'un appareil permet à la machine de fonctionner parfaitement pendant plus d'années. Certains transformateurs électriques nécessitent un refroidissement forcé, et certains sont des types à refroidissement automatique. Le refroidissement forcé comprend le refroidissement par huile, eau ou les deux. Les gros transformateurs avec des puissances nominales élevées sont remplis d'huiles pour transformateurs, qui refroidissent et isolent les enroulements. Certains transformateurs sont remplis de gaz pour le refroidissement.
• Isolation: Une isolation est nécessaire entre les spires des enroulements, entre deux enroulements, entre le noyau et les enroulements. Des couches de papiers et de films polymères sont utilisés comme isolants. Les grands isolateurs utilisent l'huile de transformateur comme isolant.
• Bague: La traversée est un isolant électrique creux qui permet à un conducteur de passer à travers une barrière. Les gros transformateurs de haute qualité ont des bashings constitués de porcelaine ou de polymères.

Le contrôle de polarité des transformateurs électriques

La polarité d'un transformateur électrique est définie comme la direction de la force électromotrice induite dans les enroulements primaire et secondaire. Il est de deux types -

• A. Polarité additive
• B. Polarité soustractive

A. Polarité additive

-Dans ce type de polarité, les mêmes bornes de polarité sont connectées dans les deux enroulements.

B. Polarité soustractive

- Dans ce type de polarité, des bornes de polarité différentes sont connectées dans les deux enroulements.

Que fait le transformateur?

Les transformateurs électriques augmentent ou diminuent la tension et le courant fournis. Il ne modifie ni la fréquence ni la puissance du signal électrique fourni. La nécessité d'utiliser un transformateur est que les appareils électriques ont besoin d'une certaine quantité de tension, qui est inférieure ou supérieure à la puissance fournie. Par exemple, une LED qui fonctionne sur 1.5 volts - 2 volts explosera si nous la connectons à une alimentation électrique domestique normale. Nous devons donc utiliser un transformateur abaisseur pour utiliser la LED.

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Application d'un transformateur

Transformers a de nombreuses applications dans le monde d'aujourd'hui. Certains d'entre eux sont -

i) Distribution d'énergie:

• Une grande quantité de tension est produite dans les centrales électriques. Mais nous ne pouvons pas utiliser cette tension directement pour nos applications domestiques. Pendant ce temps, un transformateur entre en action. Les transformateurs ont réduit la tension à notre tension requise. Ce type de transformateur est appelé transformateurs de puissance. Il existe également des transformateurs qui augmentent la tension. Grâce à ce type de transformateur, il est possible de fournir de l'électricité aux maisons.

ii) Appareils électroniques:

• De nombreux appareils électroniques et appareils ménagers utilisent un transformateur pour augmenter les tensions ou réduire les tensions conformément aux exigences.

iii) Transformateurs audio:

• Ce type de transformateurs permet aux circuits téléphoniques de permettre une conversation bidirectionnelle sur une seule paire de fils. Ils ont également des interconnexions entre les systèmes audio. Il peut être utilisé pour correspondre à l'impédance, comme un haut-parleur à faible impédance peut être associé à des amplificateurs à haute impédance.
• Transformateurs triphasés ont une large utilisation à des fins industrielles où les transformateurs monophasés ne peuvent pas servir les objectifs.
• Transformateurs d'instruments peut isoler deux appareils ou systèmes en utilisant ses propriétés.
• Transformateurs de radiofréquence ou les transformateurs RF sont utilisés dans les appareils de type radar et ont une application dans le domaine des radiofréquences.
• Transformateurs d'impulsions sont utilisés pour transférer des impulsions électriques dans les circuits électroniques, les circuits numériques et dans la distribution d'énergie et le système de contrôle.

Avantages et inconvénients de l'utilisation d'un transformateur

Avantages des transformateurs électriques

Les transformateurs sont utilisés à des fins diverses en raison de leurs avantages. Certains des avantages sont -

• Transmet la puissance: Les transformateurs permettent la transmission du signal électrique sur de longues distances. La résistance de la ligne de transmission diminue après l'augmentation de la tension et cela n'est possible que par les transformateurs. Ainsi, la perte de puissance est moindre et l'électricité peut être fournie à chaque foyer. Sinon, la résistance serait si élevée qu'il est tout à fait impossible de fournir.
• Fonctionnement continu: Les transformateurs peuvent fonctionner en continu pendant de longues périodes. Il n'a pas besoin de s'éteindre en une journée ou de se reposer.
• Faible entretien: Les transformateurs fonctionnent non seulement en continu, mais ils ne nécessitent pas non plus de maintenance élevée. La vérification de l'huile, le nettoyage des pièces sont le seul entretien dont un transformateur a besoin. En outre, la maintenance ne coûte pas cher et ne prend pas de temps.
• Sans délais: Les transformateurs n'ont aucun délai lors du démarrage. Il commence à fonctionner immédiatement. Une fois qu'un transformateur est implémenté, il démarre immédiatement.
• Efficace: Bien que les transformateurs subissent des pertes, ils sont suffisamment efficaces pour une distribution économique. Une efficacité de près de 95% est réalisable.

Inconvénients de l'utilisation des transformateurs électriques

Peu d'inconvénients sont -

• Plus grande taille: Bien qu'il existe des transistors de petite taille, mais à mesure que la tension nominale augmente, la taille du transformateur augmente également. Non seulement la structure de base augmente, mais la taille du système de refroidissement augmente également. Il faut donc beaucoup d'espace pour les accueillir.
• Nécessite un système de refroidissement: Les transformateurs fonctionnent en continu et produisent beaucoup de chaleur. Donc, pour fonctionner de manière efficace, un transformateur a besoin d'un système de refroidissement qui lui est attaché.
• AC fonctionne uniquement: Le transformateur ne fonctionne que pour le courant alternatif ou les tensions CA car il a besoin d'un courant variable dans le temps pour produire un flux magnétique. La connexion avec une tension CC brûlera le transformateur.

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