TRANSFORMATEURS D'ÉNERGIE ÉLECTRIQUE
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Le transformateur monophasé
Le transformateur monophasé est essentiellement constitué d'un circuit magnétique en tôles de fer muni de deux bobines B1 et B2 comportant respectivement n1 et n2 spires. La bobine B1 alimentée par une source de tension alternative Sa est traversée par un courant alternatif i1 qui crée dans le circuit magnétique un flux variable. Celui-ci engendre dans la bobine B2 une force électromotrice (f.é.m.) induite dont la fréquence est celle de la source Sa, et qui peut être utilisée pour alimenter un récepteur d'impédance Z̄. Ainsi, par induction mutuelle, une fraction de la puissance alternative fournie par la source Sa au circuit B1 (primaire) est transférée au circuit constitué de Z̄ et de B2 (secondaire).
Dessin
Transformateur monophasé
Crédits : Encyclopædia Universalis France
Théoriquement, rien ne s'oppose à ce que chaque bobine, B1 ou B2, joue indifféremment le rôle de primaire ou de secondaire. Pratiquement, des problèmes d'isolement et de sécurité conduisent souvent à imposer à chacun de ces deux circuits un rôle défini.
Soit, en notations complexes, V̄1 la tension appliquée aux bornes de B1 (la valeur instantanée étant v1 = V1√2 cos ωt ) ; V̄2 la tension recueillie aux bornes de B2 ; R1 et R2 les résistances respectives des deux enroulements ; Φ−1 et Φ−2 les flux dans ces deux enroulements ; m = (n2/n1) le « rapport de transformation » (par définition).
Les conventions de signes étant précisées sur la figure, le flux variable Φ−1 induit dans le primaire une f.é.m. égale à − jn1ωΦ−1. L'application de la loi d'Ohm aux bornes de cet élément conduit à :
Transformateur parfait et transformateur réel
Dessin
Représentation d'un transformateur réel à partir d'un transformateur parfait (a) et simulation analogique (b)
Crédits : Encyclopædia Universalis France
De même Φ−2 induit dans le secondaire une f.é.m. égale à − jn2ωΦ−2, et les équations électriques relatives à ce circuit s'écrivent :
Le problème qui se pose généralement est le suivant : on se donne un régime secondaire V̄2, I−2 (soit V2, I2 et le déphasage ϕ2 de I−2 sur V̄2), c'est-à-dire un état de charge du transformateur. Quel est le régime primaire V̄1, I−1 (V1, I1, ϕ1) correspondant ?
Ce problème est résolu de façon plus ou moins précise selon la nature des approximations que l'on introduit.
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Écrit par :
- Jack ROBERT : professeur à l'université Paris-Sud, Orsay
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Pour citer l’article
Jack ROBERT, « TRANSFORMATEURS D'ÉNERGIE ÉLECTRIQUE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 14 juin 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/transformateurs-d-energie-electrique/