Lors du fonctionnement des systèmes électriques, il est souvent nécessaire de convertir certaines grandeurs électriques avec une proportionnalité donnée. Ceci est fait afin de simuler certains processus dans les installations, ainsi que d'effectuer des mesures. L'invention des transformateurs a permis de résoudre un large éventail de problèmes liés au transport de l'électricité sur de longues distances, ainsi qu'à la protection des équipements. La simplicité et la fiabilité de ces équipements ont déterminé leur utilisation généralisée.

Le marché moderne des installations électriques offre une grande variété de transformateurs de différentes capacités et objectifs. Il existe de nombreuses entreprises « lien 2 » qui vendent et entretiennent cet équipement et peuvent également vous aider dans votre choix. Essayons ensuite de comprendre comment fonctionne un transformateur de tension et pourquoi il est nécessaire.

Objectif du transformateur

La tâche principale de cet appareil est de modifier la valeur de la tension. Selon le degré de conversion de tension, on distingue les types de transformateurs suivants :

• boosting (facteur de conversion supérieur à 1) ;
• vers le bas (moins de 1);

Les transformateurs élévateurs sont capables d'augmenter considérablement la tension (jusqu'à 1 150 kV), réduisant ainsi les pertes dans les lignes électriques (PTL). Cette propriété facilite le transport de l’électricité.

Les TR abaisseurs sont installés directement devant les consommateurs d'électricité. Leur fonction est de réduire la tension à des valeurs acceptables (380 V ou moins). De plus, l'utilisation de tels transformateurs dans les appareils électroménagers est répandue - dans les téléviseurs, les ordinateurs, les magnétophones, les chargeurs. Ils sont utilisés pour alimenter des circuits et des cartes électriques qui ne sont pas conçus pour le 220 V.

Classement des transformateurs

Selon l'objet du TR il y a :

• Tension TP ;
• Courant TR ;
• protecteur;
• intermédiaire;
• laboratoire

Selon leur conception, il existe des transformateurs secs (refroidis par air) et à huile (le noyau magnétique et les enroulements sont situés dans un réservoir contenant de l'huile).

Selon le nombre d'enroulements, les TR sont :

• à deux enroulements (primaire et secondaire);
• à trois enroulements (un primaire et deux secondaires ou vice versa) ;
• multiphasé (plusieurs enroulements primaires et secondaires).

Objectif, dispositif, principe de fonctionnement d'un transformateur de tension

Le dispositif de tension TP comprend un noyau et plusieurs enroulements. Le noyau du transformateur est réalisé par emboutissage de plaques d'acier individuelles. Ceci est fait pour réduire la valeur des courants de Foucault induits par un champ magnétique alternatif. Les enroulements sont constitués d'un fil de cuivre isolé enroulé autour d'un noyau. Une centrale électrique (primaire) est connectée à l'un des enroulements, et les lignes électriques ou consommateurs (secondaires) sont connectés à l'autre. Une telle conception de transformateurs de tension vous permet d'obtenir une efficacité maximale. Un large catalogue de transformateurs de puissance est disponible sur le site http://lipetsk.vsetmg.ru/.

Le principe de fonctionnement d'un transformateur de tension est décrit par le phénomène d'induction électromagnétique. Lorsqu’un courant alternatif traverse l’enroulement primaire, il produit un flux magnétique alternatif. Ce flux traverse le noyau (circuit magnétique) et les deux enroulements dans lesquels la FEM est induite. Dans le cas où l'enroulement secondaire est chargé, le courant commence à circuler dans le circuit sous l'influence de la FEM. Le rapport des valeurs EMF sera égal au rapport du nombre de tours des enroulements. Autrement dit, en sélectionnant un certain nombre de tours, vous pouvez obtenir la tension de sortie souhaitée.

Il convient de noter qu'un effet similaire n'est pas possible lorsqu'il est connecté à l'enroulement d'un transformateur CC. Cela est dû au fait que le courant continu crée un flux magnétique constant, qui n’induit pas de force électromotrice. Aucune énergie n’est donc transférée entre les enroulements.

Transformateurs de courant, but et principe de fonctionnement

À la base, un transformateur de courant (TC) est un appareil de mesure. L'objectif principal de cet appareil est de réduire la valeur actuelle à des valeurs acceptables pour l'ampèremètre.

Structurellement, le CT est similaire à un transformateur de tension. Il possède également un noyau en acier et une paire d'enroulements. Dans un tel dispositif, l'enroulement primaire a peu de spires, mais une grande section. Le circuit dans lequel la mesure doit être effectuée y est connecté. Un ampèremètre est connecté au secondaire (contient un plus grand nombre de tours). En raison du plus grand nombre de spires, le courant dans l'enroulement secondaire est nettement inférieur à celui du primaire, c'est pourquoi il devient possible de connecter un appareil de mesure.

La résistance de l'ampèremètre étant très faible, un tel transformateur est en court-circuit. Pour CT, c'est le mode de fonctionnement, contrairement à la tension TP.

Types de transformateurs de courant

• sec (les enroulements ont une connexion physique, donc le courant dans l'enroulement secondaire est directement affecté par le rapport de transformation) ;
• toroïdal (il n'y a pas d'enroulement primaire, à la place il y a un bus ou un câble) ;
• haute tension.

Il convient de noter que le transformateur de courant ne doit fonctionner qu'avec un ampèremètre connecté ou avec un enroulement secondaire en court-circuit. Sinon, une haute tension apparaît sur l'enroulement secondaire, ce qui peut être mortel.

Transformateur (transformer, transformer) est un dispositif électromagnétique de type statique contenant deux ou plusieurs enroulements connectés par induction. Grâce à la méthode d’induction électromagnétique, il convertit le courant alternatif en courant continu. Se compose de bobines de fil ou de ruban isolé (enroulements) soumises à influence du flux magnétique général, enroulé sur une âme en matériau souple ferromagnétique.

Un peu sur les étapes de développement

Dans la fabrication des transformateurs, les propriétés des matériaux sont utilisées : métalliques, magnétiques, non métalliques. De nombreux chercheurs du passé ont appliqué leurs connaissances et leurs découvertes pour produire des équipements modernes. A.G. Stoletov a découvert une boucle d'hystérésis et une structure spéciale d'un alliage ferromagnétique. La théorie des circuits électromagnétiques a été développée par les frères Hopkinson.

L'induction électromagnétique a été découverte par M. Faraday ; ce phénomène est à la base du fonctionnement d'un transformateur. Le circuit du premier transformateur est apparu pour la première fois dans les travaux de Henry et Faraday en 1831. Mais les scientifiques ne considéraient pas encore l’appareil comme un convertisseur CA.

Mécanicien français en 1848, il breveta une bobine d'induction, qui devint le prototype du transformateur. En 1876 pour la première fois a inventé le transformateur Yablochkov P. N.. , l'appareil était une tige à plusieurs enroulements. Les transformateurs à noyaux fermés ont été conçus par les frères Hopkins en 1884.

Utilisation du refroidissement à l'huile l'appareil a commencé à remplir ses fonctions de manière plus fiable. L'appareil a été placé dans des récipients en céramique contenant de l'huile, ce qui a conduit à une fiabilité accrue des enroulements. L'inventeur russe M. O. Dolivo-Dobrovolsky a conçu le premier moteur asynchrone triphasé, un système à courant alternatif triphasé, et a fabriqué pour la première fois un transformateur triphasé d'une puissance de 230 kW, fonctionnant sur une tension de 5 V. .

Transformateurs de puissance a commencé sa production en 1928 avec l'ouverture de l'usine de transformation de Moscou. Au début des années 1900, un métallurgiste anglais fabriquait la première tonne d’acier pour transformateur destiné à la production de noyaux. Et au début des années 30 du 20e siècle, on a noté l'apparition d'une saturation magnétique de 50 %, une diminution des pertes par hystérésis de 4 fois et une augmentation de la perméabilité magnétique de 5 fois avec l'utilisation combinée du chauffage et du laminage.

Types de transformateurs

Autotransformateur

Il s'agit d'une variante de transformateur dont le principe de fonctionnement est de relier directement les enroulements secondaire et primaire ; les connexions électriques et électromagnétiques peuvent être tracées dans les enroulements. Pour connecter et obtenir différentes tensions, plusieurs bornes sont prévues dans le bobinage. Ce type d'appareil fonctionne avec un rendement élevé, puisque seule une certaine partie de la puissance est convertie, ce qui est important lorsque la différence entre la tension d'entrée et la tension de sortie est faible.

Les caractéristiques négatives incluent l'absence d'isolation galvanique (couche isolante) entre les circuits secondaire et primaire. Les autotransformateurs sont utilisés à la place des unités conventionnelles pour connecter des circuits mis à la terre avec des niveaux de tension à partir de 110 kW, tandis que le rapport de transformation ne doit pas dépasser la lecture de 3-4.

Le point positif est le faible coût dû au poids moindre du noyau en acier et des fils de cuivre, d'où le faible poids de l'appareil et ses petites dimensions.

Pouvoir

Un dispositif standard commun pour convertir l'électricité dans les réseaux et les appareils qui reçoivent et utilisent de l'énergie électrique.

Principe de fonctionnement et conception du transformateur consiste à fournir de l’énergie à partir d’une source électrique. Le plus pertinent est l'utilisation pour réduire les indicateurs de courant primaires à une valeur utilisée dans les circuits de mesure et de protection, de signalisation et de contrôle. Dans l'enroulement secondaire, des indicateurs de courant de 5 A ou 1 A sont notés. Appareils de mesure sont connectés à l'enroulement secondaire et le circuit dans lequel le courant est mesuré est connecté à l'enroulement primaire. Pour calculer le courant dans le deuxième enroulement utilisez les lectures dans l'enroulement primaire et divisez par le rapport de transformation.

Ce dispositif pour convertir les lectures de haute tensionà des valeurs faibles dans les circuits standards, les lignes de mesure et les circuits de protection et d'automatisation des relais. L'appareil est alimenté par une source de tension électrique et isole les circuits de protection logiques et les circuits de mesure des circuits haute tension.

Action pulsée

L'appareil est utilisé pour convertir des signaux d'impulsion avec une distorsion de forme minimale et une durée pouvant atteindre des dizaines de microsecondes. Principalement utilisé pour transmettre des impulsions rectangulaires (coupe et front les plus raides, fluctuation d'amplitude approximativement constante). Il est utilisé pour convertir de courtes impulsions vidéo constamment répétées ; la tâche principale est de transmettre les impulsions transformées dans leur forme originale et non déformée. A la sortie des enroulements, il est nécessaire d'obtenir la même forme d'impulsion de tension, mais parfois la polarité ou l'amplitude change.

Type de division

Les enroulements primaire et secondaire de cet appareil ne sont en aucun cas connectés. Le transformateur est utilisé pour augmenter la sécurité de connexion aux réseaux électriques, en cas de contact simultané avec des parties sous tension et avec la terre. Protège contre le contact simultané avec des pièces qui ne sont pas sous l'influence du courant, mais qui peuvent y être exposées en raison d'un défaut d'isolation. Les unités sont conçues pour fournir une isolation galvanique (isolation) des circuits électriques.

Transformateur de pointe

Sert à convertir le courant sinusoïdal en tension pulsée avec un changement de polarité tous les demi-cycles.

Double manette des gaz

Un contre-filtre inductif ou double self est un type de dispositif utilisant deux enroulements. Grâce à l'induction mutuelle des bobines, il fonctionne plus efficacement qu'une seule self. Utilisé comme dispositif de filtre d'entrée devant les alimentations, dans les circuits numériques différentiels de signal et dans les équipements audio.

Triphasé blindé

Ils se déclinent en deux modèles de base différents :

• cœur;
• blindé

Les deux conceptions ne modifient pas les performances et la fiabilité de l'appareil, mais il existe des différences significatives dans la fabrication :

• le type à tige comprend un noyau et des enroulements ; en regardant la conception, le noyau est caché derrière les enroulements, seuls les jougs inférieur et supérieur sont visibles, l'axe des enroulements est vertical ;
• le type blindé du dispositif comprend un noyau sous forme d'enroulements, et il est clair que le noyau cache derrière lui une partie des enroulements du transformateur ; l'axe des enroulements peut être situé en position verticale ou horizontale ;

Principaux composants

Ils sont:

• système magnétique (noyau, circuit magnétique);
• enroulements;
• circuit de refroidissement.

Système magnétique

Il se compose d'éléments dans un ensemble, le plus souvent des plaques en matériau ferromagnétique ou en aciers électriques sont utilisées, qui sont disposées selon une certaine forme géométrique. Son choix est déterminé par la localisation du champ magnétique principal du transformateur. Le système d'influence magnétique, simultanément avec tous les composants, éléments et pièces permettant de relier les pièces en une structure commune, est appelé le noyau du transformateur.

La partie du système magnétique qui comprend les enroulements principaux est appelée le noyau. L'autre partie de l'ensemble magnétique, qui n'a pas d'enroulements fonctionnels et sert à connecter le circuit magnétique, s'appelle une culasse. Selon l'emplacement des tiges, elles sont divisées en :

• système plat, où les tiges longitudinales et les jougs sont situés dans le même plan ;
• le système spatial comprend différents agencements plans de noyaux et de culasses ;
• un système symétrique se distingue par la même forme et la même longueur des tiges, et leur emplacement par rapport aux jougs est standard pour tous les éléments ;
• un système asymétrique, dans lequel toutes les tiges diffèrent par leur forme et leur taille, et leur disposition n'est pas symétrique et différente des autres éléments.

Enroulements

L'élément structurel principal de l'enroulement est une bobine, qui est une série de conducteurs connectés en parallèle (dans la version toronnée, un noyau), recouvrant autrefois une partie du noyau magnétique. Le courant de la spire, ainsi que le courant des autres spires, conducteurs et parties du transformateur, produit un champ de transformateur magnétique dans lequel une force entraînant le courant est induite sous l'influence du champ magnétique.

Un enroulement est le nombre total de tours qui forment un circuit électrique pour additionner la force électromotrice en tours. Un transformateur triphasé possède un ensemble d'enroulements de trois phases de travail. Le conducteur est généralement de section carrée, afin d'augmenter sa surface, il est divisé en deux ou plusieurs tiges conductrices. Cette technique permet de réduire les courants de Foucault et de faciliter le fonctionnement du bobinage. Un conducteur carré est appelé conducteur. Un câble transposé est utilisé comme enroulement.

L'isolation est réalisée avec du papier d'emballage ou du vernis à base d'émail. Deux conducteurs parallèles peuvent être réalisés dans une seule isolation ; un tel ensemble est appelé câble. Pour comprendre le fonctionnement d'un transformateur, vous devez connaître la division des enroulements par type. Selon la destination des enroulements, il y a :

• de base, ceux qui reçoivent de l'énergie convertie ou suppriment le courant alternatif ;
• des régulateurs sont fournis pour normaliser le coefficient de tension lors de faibles lectures de courant dans les enroulements ;
• les auxiliaires sont destinés à l'alimentation électrique des propres besoins d'une puissance inférieure à la puissance nominale du transformateur, polarisant le système magnétique avec un courant constant.

Selon l'option de conception, les enroulements sont divisés :

• ordinaire - les tours sont effectués sur toute la longueur dans la direction de l'axe, les tours suivants sont enroulés étroitement, sans espaces;
• vis - avoir un revêtement multicouche, les distances entre les spires ou les enroulements sont fournies ;
• les enroulements de disques contiennent des disques connectés en série, avec un enroulement en forme de spirale enroulé au centre de chacun ;
• Le type d'enroulement en feuille est constitué de feuilles d'aluminium ou de cuivre de différentes épaisseurs.

Réservoir de refroidissement

Il s'agit d'un réservoir d'huile, qui protège le principe actif et sert de support aux dispositifs de contrôle et aux dispositifs auxiliaires. Avant d'ajouter de l'huile, l'air présent dans le réservoir est pompé pour garantir une rigidité diélectrique sûre de l'isolation. Lors de la fabrication, les fréquences sonores du noyau du transformateur et des éléments du réservoir doivent correspondre.

La conception fournit des paramètres supplémentaires pour l'expansion de l'huile dans des conditions de chauffage, il s'agit parfois d'un vase d'expansion supplémentaire. Si la puissance nominale du transformateur augmente, les courants intérieurs et extérieurs entraînent une surchauffe de la structure. Le flux magnétique diffusé à l’intérieur du réservoir agit de la même manière. Pour réduire l'impact négatif, les inserts sont fabriqués à partir de matériaux non magnétiques, entourant avec eux les isolateurs de traversée à courant élevé.

Application des transformateurs

Étant donné que les pertes thermiques d’un fil sont proportionnelles au carré du courant traversant ce fil, lors du transport d’électricité sur de longues distances, il convient d’utiliser une haute tension et un faible courant. Pour garantir la sécurité, n'utilisez pas de tension trop élevée dans des conditions domestiques. Pour réguler la tension dans le réseau, des transformateurs sont utilisés, qui augmentent la tension avant le transport le long des lignes à haute tension, puis réduisent les indicateurs avant utilisation par le consommateur.

Pour alimenter différentes unités de réception de puissance, différentes tensions sont nécessaires (dans un téléviseur, un ordinateur). Dans le passé, le transformateur était lourd et encombrant, mais avec l'augmentation de la fréquence du courant alternatif, la taille de l'appareil peut être réduite. Par conséquent, dans les appareils modernes, le courant électrique est d’abord redressé, puis converti en impulsions à haute fréquence. Les derniers courants vont au transformateur d'impulsions pour être transformés en la tension souhaitée.

Objectif et types de transformateur.

Un transformateur est un équipement électromagnétique statique, pendant le fonctionnement duquel le courant alternatif est converti avec transformation de tension. Ceux. Cet appareil permet de le diminuer ou de l'augmenter. Les transformateurs installés dans les centrales électriques fonctionnent sur de longues distances à des tensions élevées pouvant atteindre 1 150 kV. Et directement aux points de consommation, la tension diminue, dans la plage 127-660V. À de telles valeurs, divers consommateurs électriques installés dans les usines, les usines et les bâtiments résidentiels fonctionnent généralement. Les instruments de mesure électriques, le soudage électrique et d'autres éléments du circuit haute tension nécessitent également l'utilisation d'un transformateur. Ils sont monophasés et triphasés, à deux et multi-enroulements.

Il existe plusieurs types de transformateurs, chacun étant défini par ses fonctions et son objectif. Un transformateur de puissance convertit l'énergie électrique dans des réseaux conçus pour utiliser et recevoir cette énergie. sert à mesurer des courants importants dans les appareils du système électrique. Un transformateur de tension convertit la haute tension en basse tension. L'autotransformateur dispose d'un couplage électrique et électromagnétique grâce à la connexion directe des enroulements primaire et secondaire. Un transformateur d'impulsions convertit les signaux d'impulsion. diffère en ce que les enroulements primaire et secondaire ne sont pas connectés électriquement les uns aux autres. Bref, dans tous les types, le principe de fonctionnement du transformateur est quelque peu similaire. On peut également mettre en avant le convertisseur de couple dont le principe est de transmettre le couple à la boîte de vitesses depuis le moteur de la voiture. Cet appareil vous permet de modifier en continu la vitesse et le couple.

La conception et le principe de fonctionnement du transformateur.

Le principe de fonctionnement d'un transformateur est la manifestation de l'induction électromagnétique. Cet appareil se compose d'un noyau magnétique et de deux enroulements situés dessus. L'électricité est fournie à l'un et les consommateurs sont connectés au second. Comme mentionné ci-dessus, ces enroulements sont appelés respectivement primaire et secondaire. Le noyau magnétique est constitué d'éléments électriques isolés avec du vernis. La partie sur laquelle se trouvent les enroulements s'appelle la tige. Et c'est cette conception qui s'est répandue, car présente de nombreux avantages : isolation simple des enroulements, facilité de réparation, bonnes conditions de refroidissement. Comme vous pouvez le constater, le principe de fonctionnement du transformateur n'est pas si compliqué.

Il existe également des transformateurs de construction blindée, ce qui réduit considérablement leurs dimensions. Il s'agit le plus souvent de transformateurs monophasés. Dans un tel équipement, les culasses latérales jouent un rôle protecteur du bobinage contre les dommages mécaniques. C'est un facteur très important, car... les transformateurs de petite taille n'ont pas de boîtier et sont situés avec le reste de l'équipement dans un endroit commun. le plus souvent réalisé avec trois tiges. La conception à tige blindée est également utilisée dans les transformateurs de haute puissance. Bien que cela augmente les coûts énergétiques, cela permet de réduire la hauteur du noyau magnétique.

Les transformateurs se distinguent par le mode de connexion des tiges : bout à bout et laminé. Dans les joints bout à bout, les tiges et les jougs sont assemblés séparément et reliés par des pièces de fixation. Et dans les feuilles laminées, elles se chevauchent. Les transformateurs feuilletés sont devenus plus largement utilisés car ils ont une résistance mécanique beaucoup plus élevée.

Le principe de fonctionnement du transformateur dépend également des enroulements, qui sont cylindriques, disques et concentriques. Les équipements de haute et moyenne puissance disposent d'un relais à gaz.

Le transformateur doit son apparition au scientifique anglais Michael Faraday. En 1831, un physicien décrit un phénomène qu’il appelle « induction électromagnétique ». Cela réside dans le fait que dans les bobines (enroulements) rapprochées, un

couplage électromagnétique. Autrement dit, si un courant alternatif est créé dans la première bobine (enroulement primaire), alors une tension avec une fréquence et une puissance similaires est excitée dans la deuxième bobine (enroulement secondaire), en fonction de nombreux paramètres que nous considérerons plus tard.

Objectif et principe de fonctionnement des transformateurs de tension

Les transformateurs de tension sont conçus pour convertir l'énergie d'une source de tension en une tension ayant la valeur souhaitée (amplitude). Il convient de noter que de tels transformateurs fonctionnent uniquement avec une tension alternative et que leur fréquence reste inchangée.

Pourquoi avez-vous besoin d'un transformateur de tension ?

Les transformateurs de tension, en raison de leur polyvalence, sont nécessaires dans les alimentations électriques, les dispositifs de traitement du signal, les dispositifs de transmission, les dispositifs de transmission de puissance et de nombreux autres équipements.

Sur la base du rapport de transformation, ces appareils peuvent être divisés en 3 types :

1. transformateur de tension abaisseur– la tension de sortie de l'appareil est inférieure à la tension d'entrée (n>1), par exemple utilisée dans les alimentations ;
2. transformateur élévateur– la tension de sortie de l'appareil est supérieure à la tension d'entrée (n<1), например, применяется в ламповых усилителях;
3. correspondance - transformateur les paramètres de tension ne changent pas, seule une isolation galvanique des circuits (n ~ 1) se produit, par exemple utilisée dans les amplificateurs audio.

Le fonctionnement d'un transformateur est basé sur le principe de l'induction électromagnétique et pour le transfert d'énergie le plus complet et pour réduire les pertes lors de la transformation, le dispositif est généralement réalisé sur un noyau magnétique.

En règle générale, il y a une bobine primaire, mais il peut y avoir plusieurs bobines secondaires, tout dépend du but du transformateur.

Après l'apparition d'une tension alternative U1 dans l'enroulement primaire, un flux magnétique alternatif Ф apparaît dans le circuit magnétique, qui excite une tension dans l'enroulement secondaire U2. Il s'agit de la description la plus simple et la plus concise du principe de fonctionnement d'un transformateur de tension.

Le paramètre le plus important des transformateurs est le « rapport de transformation » et est désigné par le latin « n ». Il est calculé en divisant la tension dans l'enroulement primaire par la tension dans l'enroulement secondaire ou le nombre de spires dans la première bobine par le nombre de spires dans la deuxième bobine.

Ce coefficient vous permet de calculer les paramètres requis de votre transformateur pour l'appareil sélectionné. Par exemple, si l’enroulement primaire a 2 000 tours et l’enroulement secondaire 100 tours, alors n = 20. Avec une tension réseau de 240 volts, la sortie de l'appareil doit être de 12 volts. Vous pouvez également déterminer le nombre de tours à des tensions d'entrée et de sortie données.

Quelle est la différence entre un transformateur de courant et un transformateur de tension ?

Par définition, ces appareils sont conçus pour fonctionner avec différentes grandeurs électriques comme celles de base et, par conséquent, les circuits de commutation seront différents. Par exemple, un transformateur de courant est alimenté par une source de courant et ne fonctionne pas, voire peut même tomber en panne, si ses enroulements ne sont pas chargés et qu'aucun courant électrique ne les traverse. Un transformateur de tension est alimenté par des sources de tension et, à l'inverse, ne peut pas fonctionner longtemps sous des charges de courant élevées.

Transformateurs de mesure de tension et de courant

Lors de l'utilisation d'équipements avec des tensions de fonctionnement élevées et une consommation de courant élevée, la question de leur mesure et de leur contrôle se pose. C'est là que les transformateurs de mesure viennent à la rescousse. Ils assurent l'isolation galvanique des équipements de mesure des circuits présentant un danger accru et réduisent la valeur mesurée au niveau requis pour les mesures.

Informations Complémentaires

Avant d'acheter un transformateur de tension, vous devez analyser toutes les exigences relatives à l'appareil. Il est nécessaire de prendre en compte non seulement les tensions de fonctionnement, mais également les courants de charge lors de l'utilisation d'un transformateur dans divers appareils.

Vous pouvez fabriquer vous-même des transformateurs de tension, mais si vous avez besoin d'un simple transformateur domestique avec une tension de 220 volts et un abaisseur à 12 volts, il est préférable d'en acheter un. Vous pouvez découvrir combien coûtent les transformateurs de tension sur n'importe quel site Web ; en règle générale, les prix des transformateurs abaisseurs de tension domestiques ne sont pas très élevés.

De n/a Vladimir Vassiliev

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Comment fonctionne un transformateur ?

Un transformateur est un dispositif électromagnétique statique (c'est-à-dire sans pièces mobiles), monophasé ou triphasé, dans lequel le phénomène d'induction mutuelle est utilisé pour convertir l'énergie électrique. Un transformateur convertit le courant alternatif d'une tension en courant alternatif de la même fréquence mais d'une tension différente.

Le transformateur comporte plusieurs enroulements électriques isolés les uns des autres : monophasé - au moins deux, triphasé - au moins six.

Les enroulements connectés à la source d'électricité sont dits primaires ; les enroulements restants, qui fournissent de l'énergie aux circuits externes, sont appelés secondaires. La figure ci-dessous montre schématiquement les enroulements primaire et secondaire d'un transformateur monophasé ; ils sont équipés d'un noyau fermé commun assemblé en tôle d'acier électrique.

Le noyau ferromagnétique sert à renforcer le couplage magnétique entre les enroulements, c'est-à-dire à garantir que la majeure partie du flux magnétique de l'enroulement primaire engrène avec les spires de l'enroulement secondaire. à droite se trouvent le noyau et les six enroulements d'un transformateur triphasé. Ces enroulements sont connectés en configuration étoile ou triangle.

Pour améliorer les conditions de refroidissement et d'isolation, le transformateur est placé dans un réservoir rempli d'huile minérale (un produit de la distillation du pétrole). C'est ce qu'on appelle le transformateur à huile.

À une fréquence de courant alternatif supérieure à environ 20 kHz, l'utilisation d'un noyau en acier dans les transformateurs n'est pas pratique en raison des pertes importantes dans l'acier dues à l'hystérésis et aux courants de Foucault.

Pour les hautes fréquences, des transformateurs sans noyau ferromagnétique sont utilisés - transformateurs à air.

Si la tension aux bornes de l'enroulement primaire, la tension primaire U1, est inférieure à la tension secondaire U2, alors le transformateur est appelé transformateur élévateur. Si la tension primaire est supérieure à la tension secondaire, alors il s'agit d'une tension abaisseur (U1>U2). Conformément à la valeur relative de la tension nominale, il est d'usage de distinguer l'enroulement haute tension (HT) de l'enroulement basse tension (BT).

Jetons un bref aperçu du fonctionnement d'un transformateur monophasé à deux enroulements avec un noyau en acier. Son processus de travail et ses relations électriques peuvent être considérés comme caractéristiques de tous les types de transformateurs.

La tension U1 appliquée aux bornes de l'enroulement primaire crée un courant alternatif i1 dans cet enroulement. Le courant excite un flux magnétique alternatif F dans le noyau du transformateur. En raison du changement périodique de ce flux, une FEM est induite dans les deux enroulements. le transformateur.

e1= - w1 (?ф : ?t) et e2= - w2 (?ф :?t), où

w1 et w2 - le nombre de tours des deux enroulements.

Ainsi, le rapport des EDE induits dans les bobinages est égal au rapport du nombre de tours de ces bobinages :

e1 : e2 = w1 : w2

C'est le rapport de transformation du transformateur.

Le rendement du transformateur est relativement très élevé, en moyenne de l'ordre de 98 %, ce qui permet, à charge nominale, de considérer la puissance primaire reçue par le transformateur et la puissance secondaire qui leur est fournie comme étant approximativement égales, soit p1 ? p2 ou u1i1 ? u2i2, sur la base duquel

i1:i2 ? u2 : u1 ? w 2 : w 1

Ce rapport des valeurs instantanées des courants et des tensions est valable aussi bien pour les amplitudes que pour les valeurs efficaces :

L1 : l2 ? w 2 : w 1?u2 : u1,

c'est-à-dire que le rapport des courants dans les enroulements d'un transformateur (à une charge proche de la charge nominale) peut être considéré comme l'inverse du rapport des tensions et du nombre de tours des enroulements correspondants. Plus la charge est petite, plus le courant à vide influence et le rapport de courant approximatif donné est violé.

Lorsqu'un transformateur fonctionne, le rôle de la FEM dans ses enroulements primaire et secondaire est complètement différent. La FEM induite par celui-ci dans l’enroulement primaire apparaît comme l’opposition du circuit au changement de courant i1 dans celui-ci. La phase de cette FEM est presque opposée à la tension.

Comme dans un circuit contenant une inductance, le courant dans l'enroulement primaire d'un transformateur

i1=(u1 + e1) : r1,

où g 1 est la résistance active de l'enroulement primaire.

De là, nous obtenons l’équation de la valeur instantanée de la tension primaire :

u1 = -e1 + i1r1 = w t(?ф : ?t) + i1r1,

qui peut être lue comme la condition d'équilibre électrique : la tension u1 appliquée aux bornes de l'enroulement primaire est toujours équilibrée par la force électromotrice et la chute de tension dans la résistance active de l'enroulement (le deuxième terme est relativement très petit).

D'autres conditions se produisent dans le circuit secondaire. Ici, le courant i2 est créé par la fem e1, qui joue le rôle de la fem de la source de courant, et avec une charge active r/n dans le circuit secondaire ce courant

je2= l2 : (r2 +r/n),

où r2 est la résistance active de l'enroulement secondaire.

En première approximation, l'effet du courant secondaire i2 sur le circuit primaire du transformateur peut être décrit comme suit.

Le courant i2, traversant l'enroulement secondaire, tend à créer un flux magnétique dans le noyau du transformateur, déterminé par la force magnétisante (MF) i2w2. Selon le principe de Lenz, ce flux doit être dans le sens opposé au sens du flux principal. Sinon, on peut dire que le courant secondaire a tendance à affaiblir le flux magnétique l'induisant. Cependant, une telle diminution du flux magnétique principal F t perturberait l'équilibre électrique :

u 1 = (-е 1) + i1r1,

puisque e1 est proportionnel au flux magnétique.

Une prédominance de la tension primaire U1 se crée donc, simultanément à l'apparition du courant secondaire, le courant primaire augmente en outre au point de compenser l'effet démagnétisant du courant secondaire et ainsi maintenir l'équilibre électrique. Par conséquent, toute modification du courant secondaire devrait entraîner une modification correspondante du courant primaire, tandis que le courant de l'enroulement secondaire, en raison de la valeur relativement faible de la composante i1r1, n'a pratiquement aucun effet sur l'amplitude et la nature des changements dans le temps. dans le flux magnétique principal du transformateur. L’amplitude de ce flux Ft peut donc être considérée comme quasi constante. Cette constance de Ft est typique du mode transformateur, dans lequel la tension U1 appliquée aux bornes de l'enroulement primaire est maintenue constante.