Un transformateur est un appareil électromagnétique statique conçu pour convertir (transformer) une tension de courant alternatif en l'augmentant ou en la diminuant. Il peut également être utilisé pour changer le nombre de phases et moins souvent pour changer la fréquence du courant alternatif.
L'énergie électrique est généralement transmise sur de longues distances à une tension qui est plusieurs fois supérieure au niveau de tension utilisé par les consommateurs domestiques. L'utilisation de transformateurs permet une amélioration de la qualité du processus de transmission de l'énergie électrique et permet de réduire les pertes survenant dans les réseaux.
Appareil et principe de fonctionnement
Un transformateur se compose structurellement de deux (ou plus) enroulements et d'un noyau, également appelé circuit magnétique. La tension est appliquée à l'appareil sur l'enroulement primaire et la tension déjà convertie est supprimée de l'enroulement secondaire. Les enroulements sont connectés les uns aux autres par un champ magnétique alternatif, qui est créé dans le noyau par la tension fournie à l'enroulement primaire.
Types de transformateurs
- Puissance;
- mesure;
- batterie faible;
- impulsion;
- transformateurs de pointe.
Pertes
Le transport d'électricité du primaire au secondaire s'accompagne invariablement de pertes.
Il n'y a pas de composants rotatifs dans le transformateur et donc pas de pertes mécaniques. Cependant, dans l'unité, des pertes se produisent dans le cuivre des enroulements en raison de la présence dans les enroulements d'un résistance, ainsi que les pertes magnétiques dans l'acier du noyau dues aux courants de Foucault résultants et inversion de la magnétisation.
Pour ces raisons, toute l'énergie n'est pas transférée, mais seulement la majeure partie.
Efficacité et moyens de l'augmenter
Comme tout autre convertisseur d'énergie, un transformateur a un coefficient de performance (COP), qui caractérise l'efficacité de son fonctionnement.
L'efficacité est le rapport entre la puissance que la charge utile de l'unité tire et la puissance que le transformateur chargé tire du réseau. De plus, le rendement peut être exprimé en termes de rapport entre l'énergie efficacement utilisée et l'énergie consommée par le système.
Le transformateur étant un convertisseur d'énergie passif, son efficacité est toujours inférieure à l'unité (η <1). Cela signifie que la puissance consommée par la charge connectée à l'enroulement secondaire est toujours inférieure à la puissance consommée par le dispositif chargé du système.
Il existe plusieurs moyens d'améliorer l'efficacité, visant principalement à réduire les pertes. Par exemple, pour réduire les pertes de cuivre, il est nécessaire d'augmenter la section des fils d'enroulement. Et une diminution des pertes dues à l'inversion de la magnétisation peut être obtenue en utilisant de l'acier magnétique doux avec une certaine composition et structure pour le noyau.
Pour réduire les pertes par courants de Foucault, le noyau magnétique doit être collecté à partir de barres d'acier séparées et isolées les unes des autres. De plus, le silicium peut être utilisé comme additif dans le matériau du circuit magnétique.