Un transformateur est un dispositif électrique passif qui transfère de l’énergie entre deux ou plusieurs bobines par un champ magnétique commun, en modifiant tension et courant proportionnellement au rapport de spires, sans changer la fréquence.
Learning objectives
- Énoncer les rapports de tension et de courant du transformateur
- Calculer la tension et le courant secondaires à partir du rapport de spires
- Expliquer la conservation de la puissance apparente dans un transformateur idéal
- Décrire les pertes et les limites d’un transformateur réel
- Expliquer le transfert d’impédance
Progressive explanation
Start with the plain-language idea, then move into the engineering detail. Each level stands on its own, so you can stop at the depth you need.
Beginner The core idea
Si le secondaire a moins de spires que le primaire, la tension est plus faible : c’est un transformateur abaisseur. Plus de spires donnent un transformateur élévateur.
Intermediate How it behaves in a circuit
Un transformateur réel possède une résistance de bobinage, des fuites magnétiques, des pertes magnétiques et un courant magnétisant : son rendement est inférieur à 100 % et la tension de sortie chute légèrement en charge. Le noyau ne doit pas saturer, et la fréquence et la tension d’alimentation doivent correspondre à la conception.
Advanced Limits, assumptions, engineering detail
Formulas and variables
Units of measurement
| Quantity | Symbol | Unit |
|---|---|---|
| Tension | V | volt (V) |
| Courant | I | ampère (A) |
| Puissance apparente | S | voltampère (VA) |
| Rapport de spires | a | sans dimension |
Worked examples
Transformateur abaisseur
Problem. Un transformateur comporte 460 spires au primaire et 46 spires au secondaire. Le primaire est alimenté en 230 V. Trouvez la tension secondaire.
Solution. V2 = V1 × N2/N1 = 230 × 46/460.
Courant et puissance du même transformateur
Problem. Le secondaire de 23 V alimente une charge de 2 A. Quel courant circule au primaire, en supposant le transformateur idéal ?
Solution. S = 23 × 2 = 46 VA. I1 = S/V1 = 46/230.
Transformateur élévateur
Problem. Un transformateur de rapport 1:2 est alimenté en 120 V et fournit 2 A à une charge. Trouvez la tension secondaire, le courant primaire et la puissance apparente.
Solution. V2 = 120 × 2 = 240 V. S = 240 × 2 = 480 VA. I1 = 480/120 = 4 A.
Practical applications
- Transport et distribution de l’énergie
- Isolement et séparation de sécurité
- Chargeurs de batterie et alimentations
- Transformateurs audio et de signal
- Transformateurs de mesure et de courant
- Chargeurs embarqués de véhicules électriques
Automotive applications
La bobine d’allumage est un transformateur d’impulsions qui élève 12 V à une haute tension, et les convertisseurs DC-DC des véhicules électriques utilisent des transformateurs pour l’isolement et la conversion de tension. Les chargeurs embarqués et les alimentations auxiliaires reposent aussi sur l’action du transformateur.
Industrial applications
Les transformateurs de distribution abaissent la moyenne tension à des niveaux utilisables, les transformateurs d’isolement protègent les équipements sensibles, et les transformateurs de mesure réduisent tension et courant à des valeurs mesurables pour les compteurs et relais de protection.
Measurement procedure
- Utilisez un contrôleur de rapport de spires pour vérifier le rapport sans mise sous pleine tension.
- Mesurez la résistance des enroulements et la résistance d’isolement pour détecter les défauts.
- Réalisez les essais à vide et en court-circuit pour séparer pertes magnétiques et pertes cuivre.
- Vérifiez que la fréquence et la tension d’alimentation correspondent aux caractéristiques du transformateur avant mise sous tension.
Common mistakes
- Raccorder un transformateur en continu : aucun flux variable n’induit de tension secondaire et le primaire peut surchauffer.
- Négliger le rendement et supposer que la puissance de sortie égale exactement la puissance d’entrée.
- Inverser primaire et secondaire au-delà de la tension de conception.
- Négliger la fréquence nominale ; un transformateur 50 Hz n’est pas forcément adapté à 60 Hz, et inversement.
Safety considerations
- Les bornes d’un transformateur peuvent être à une tension dangereuse ; isolez et vérifiez l’absence de tension avant d’intervenir.
- Ne réalimentez jamais un transformateur par le secondaire sans que l’installation et les protections soient prévues pour cela.
- Un transformateur d’isolement réduit le risque d’électrocution seulement s’il est utilisé correctement ; il ne rend pas un circuit sûr au toucher.