Transformer: un aperçu || 4 conditions importantes pour une bonne efficacité

transformateur

Un transformateur est un appareil électrique simple, qui utilise la propriété d'induction mutuelle pour transformer une tension alternative de l'une à l'autre de valeur plus ou moins grande.

au jugement, le premier à potentiel constant a été inventé en 1885, et depuis lors, il est devenu une nécessité en tant que dispositif essentiel pour la transmission, la distribution et l'utilisation du courant alternatif (AC).

transformateur de conception DBZ en forme de coque à 1885
Transformateur de conception DBZ à coque en 1885, Crédit d'image - Zátonyi Sándor, (ifj.), Trafic DBZCC BY-SA 3.0

Il existe différents types de transformateurs ayant différentes conceptions adaptées à différentes applications d'énergie électronique et électrique. Leurs tailles vont de l'application de radiofréquence d'un volume inférieur à un centimètre cube, à d'énormes unités pesant des centaines de tonnes utilisées dans les réseaux électriques.

transformateur
transformateurs dans une sous-station électrique, crédit d'image - Tout seul89Gare de Melbourne Terminal, marqué comme domaine public, plus de détails sur Wikimedia Commons

Ils sont les plus largement utilisés dans la transmission et la distribution d'énergie sur de longues distances en augmentant la tension de sortie du transformateur afin que le courant soit réduit et par la suite, la perte du noyau résistif est moins importante, de sorte que le signal peut être transféré sur les distances vers le sous-station contiguë aux consommateurs où la tension est à nouveau abaissée pour une utilisation ultérieure.

Structure de base et fonctionnement du transformateur

La structure de base d'un transformateur se compose généralement de deux bobines enroulées autour d'un noyau en fer doux, à savoir les bobines primaire et secondaire. La tension d'entrée alternative est appliquée à la bobine primaire et la tension de sortie alternative est observée du côté secondaire. 

Comme nous savons qu'une force électromotrice ou une tension induite n'est générée que lorsque le flux de champ magnétique change par rapport à la bobine ou au circuit, par conséquent, une inductance mutuelle entre deux bobines n'est possible qu'avec une tension alternative, c'est-à-dire changeante / alternative, et non avec une tension alternative , c.-à-d. tension continue / continue.

fonctionnement du transformateur et flux de fuite
Fonctionnement du transformateur et flux de fuite
Crédit d'image:Moi même, Flux de transformateurCC BY-SA 3.0

Les transformateurs sont utilisés pour transmuter les niveaux de tension et de courant selon le rapport entre les tours de bobine d'entrée et de sortie. Les spires de la bobine primaire et secondaire sont Np et Ns, respectivement. Soit Φ le flux lié à la fois par les bobines primaires et secondaires. Ensuite,

Induction de force électromotrice à travers la bobine primaire,   =

Induction de force électromotrice à travers la bobine secondaire,  = 

À partir de ces équations, nous pouvons relier que  

Où les symboles ont les significations suivantes:

         

Puissance, P = IpVp = IsVs

Par rapport aux équations précédentes,

Ainsi nous avons Vs = ()Vet mois = IP

Pour intensifier: Vs > Vp donc Ns>Np et mois<Ip

Pour démissionner: Vs <Vp donc Ns <Np et mois > Jep

Bobine primaire et secondaire dans un transformateur

transformateur
Enroulement primaire et secondaire
Crédit d'image: anonyme, Transformer3d colCC BY-SA 3.0

La relation ci-dessus est basée sur certaines hypothèses, qui sont les suivantes:

  • Le même flux relie à la fois primaire et secondaire sans aucune fuite de flux.
  • Le courant secondaire est faible.
  • La résistance primaire et le courant sont négligeables.

Par conséquent, l'efficacité du transformateur ne peut pas être de 100%. Bien qu'un modèle bien conçu puisse avoir une efficacité allant jusqu'à 95%. Pour avoir une efficacité supérieure, les quatre principales raisons de la perte d'énergie doivent être gardées à l'esprit.

Cause de la perte d'énergie du transformateur:

  • Fuite de flux: Il y a toujours une fuite de flux car il est presque impossible pour tout le flux du primaire au secondaire sans aucune fuite.
  • Courants de Foucault: La variation du flux magnétique induira des courants de Foucault dans le noyau de fer, ce qui peut provoquer un échauffement et donc une perte d'énergie. Celles-ci pourraient être minimisées en utilisant un noyau en fer laminé.
  • Résistance dans le bobinage: L'énergie est perdue sous forme de dissipation thermique à travers les fils mais peut être minimisée par l'utilisation de fils relativement épais.
  • Hystérèse: Lorsque l'aimantation du noyau est inversée à plusieurs reprises par un champ magnétique alternatif, il en résulte une dépense ou une perte d'énergie par la génération de chaleur à l'intérieur du noyau. Ceci peut être réduit en utilisant des matériaux ayant une perte d'hystérésis magnétique inférieure.

Nous étudierons Courant de Foucaults et Hystérésis magnétique plus de détails dans les sections suivantes.

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À propos d'Amrit Shaw

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