Rapport de transformation

Sommaire de ce cours :

Chargement page et sommaire en cours...

Expériences avec un transformateur torique

Vidéo : expérience réversibilité avec un transformateur torique

Le primaire d'un transformateur est l'enroulement que l'on choisit d'alimenter : indépendamment de la tension !
La grande majorité des transformateurs sont réversiblesC'est à dire qu'en respectant les valeurs de tension on peut indifféremment alimenter un coté ou l'autre, il n'existe pas d'entrée ou de sortie (sauf transfos multi-enroulements qui fonctionnent mieux dans le sens initialement prévu !).
Le primaire est aussi nommé inducteur (acteur).
Le secondaire est celui où l'on récupère, on le nomme aussi induit (il subit).
Il existe des transformateurs abaisseurs, élévateurs et égalitairesNe modifient ni U ni I (au rendement près), ils assurent l'isolement galvanique, nous y reviendrons .

La règle du 'volt par tour' dans cette vidéo

Plus intuitive que le ratio, que l'on verra par ailleurs, la règle de la tension par spireAussi appelée "Volt par tour !"
C'est la tension disponible pour 1 spire (1 tour).
Exemple : un transformateur de 0.1 Volt par tour requièrera au secondaire :
2300 spires pour fournir 230 Volts (2300 * 0.1 V)
(ou recevoir si la bobine de 2300 spire est exploitée comme primaire) est celle que je privilégie pour comprendre le principe de transformation.
La vidéo ci-dessus la met en évidence !

Par défaut on nomme abaisseur un transformateur qui abaisse la tension, élévateur celui qui l'élève.
C'est la tension qui fait référence pour le nommer.

Transformateur = boîte à vitesse

V = Vitesse, C = Couple

Egalitaire
U ∼ I	V ∼ C

U ∼ I	V ∼ C

Abaisseur / 2
U ∼ I	V ∼ C

U / 2 ∼ I × 2	V / 2 ∼ C × 2

Elévateur × 2
U ∼ I	V ∼ C

U × 2 ∼ I / 2	V × 2 ∼ C / 2

Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme... ! Au rendement près, (> à 97% pour les fortes puissances), le ratio des tensions est inversement proportionnel à celui des intensités.
Puissance d'entrée ≃ Puissance de sortie

Transformateur abaisseur

Np/Ns = Up/Us = Is/Ip

Tout est dit !

Mais avec une série d'images, ce sera plus parlant !
(p = primaire ; s = secondaire ; N = Nombre de spires)

EgalitairePermet uniquement l'isolement galvanique : la séparation électrique des circuits primaire et secondaires. Ils sont identiques en tension et intensité (au η près) mais indépendants électriquement
Np = 12 spires		Ns = 12 spires
Np / Ns = 1
Up = 12 Volts		Us = 12 Volts
Up / Us = 1
Ip = 2 Ampères		Is = 2 Ampères
Ip / Is = 1
Is / Ip = 1

Abaisseur U / 1.5 = U × 0.667
Np = 12 spires		Ns = 8 spires
Np / Ns = 1.5
Up = 12 Volts		Us = 8 Volts
Up / Us = 1.5
Ip = 2 Ampères		Is = 3 Ampères
Ip / Is = 0.667
Is / Ip = 1.5

Abaisseur U / 2 = U × 0.5
Np = 12 spires		Ns = 6 spires
Np / Ns = 2
Up = 12 Volts		Us = 6 Volts
Up / Us = 2
Ip = 2 Ampères		Is = 4 Ampères
Ip / Is = 0.5
Is / Ip = 2

Abaisseur U / 3 = U × 0.333
Np = 12 spires		Ns = 4 spires
Np / Ns = 3
Up = 12 Volts		Us = 4 Volts
Up / Us = 3
Ip = 2 Ampères		Is = 6 Ampères
Ip / Is = 0.333
Is / Ip = 3

Abaisseur U / 4 = U × 0.25
Np = 12 spires		Ns = 3 spires
Np / Ns = 4
Up = 12 Volts		Us = 3 Volts
Up / Us = 4
Ip = 2 Ampères		Is = 8 Ampères
Ip / Is = 0.25
Is / Ip = 4

Abaisseur U / 6 = U × 0.167
Np = 12 spires		Ns = 2 spires
Np / Ns = 6
Up = 12 Volts		Us = 2 Volts
Up / Us = 6
Ip = 2 Ampères		Is = 12 Ampères
Ip / Is = 0.167
Is / Ip = 6

Dans tous les cas au rendement près :

Up × Ip = Is × Ip et donc Pp = Ps

La puissance est conservé !

Nb de spire et tension sont proportionnels (V/tD'où la loi Volt/tour :
Dans les illustrations on a choisi une valeur de 1 Volt par tour.
Notre transfo torique pédagogique (vidéo précédente) offre une valeur de 90 mV / tour. Cette valeur est liée au circuit magnétique (noyau) et à la fréquence.)
Nb spires et intensité sont inversement proportionnels

Transformateur élévateur

Np/Ns = Up/Us = Is/Ip

Tout est dit !

Mais avec une série d'images, ce sera plus parlant !
(p = primaire ; s = secondaire ; N = Nombre de spires)

Elévateur U × 1.5 = U / 0.667
Np = 8 spires		Ns = 12 spires
Np / Ns = 0.667
Up = 8 Volts		Us = 12 Volts
Up / Us = 0.667
Ip = 3 Ampères		Is = 2 Ampères
Ip / Is = 1.5
Is / Ip = 0.667

Elévateur U × 2 = U / 0.5
Np = 6 spires		Ns = 12 spires
Np / Ns = 0.5
Up = 6 Volts		Us = 12 Volts
Up / Us = 0.5
Ip = 4 Ampères		Is = 2 Ampères
Ip / Is = 2
Is / Ip = 0.5

Elévateur U × 4 = U / 0.25
Np = 3 spires		Ns = 12 spires
Np / Ns = 0.25
Up = 3 Volts		Us = 12 Volts
Up / Us = 0.25
Ip = 8 Ampères		Is = 2 Ampères
Ip / Is = 4
Is / Ip = 0.25

Dans tous les cas au rendement près :

Up × Ip = Is × Ip et donc Pp = Ps

La puissance est conservé !

Transfo Hybride et multiple

Voici les seuls types de transformateurs qui n'offrent pas de réversibilité optimaleSi le transfo offre 100 VA de puissance, elle se partage entre les secondaires (Ex : 60 VA pour Us1 et 40 VA pour Us2). La réversibilité est donc fonctionnelle mais limitera la puissance à 60 VA ou 40 VA suivant le secondaire choisi pour devenir le nouveau primaire. car seule la section de l'enroulement primaire est calibrée pour les 2 puissances de sortieDeux ou plus : Il existe des transfos multi-tensions abaisseur ou comme ici hybride : abaisseur et élévateur à la fois, le nombre de secondaires n'etant pas limité....
Transfo hybride

Transformateur Hybride

Transformateur Multi-Tensions

Méthode simple pour retrouver les enroulements lorsque la section du fil n'est pas visible :
La tension la plus élevée requière plus de tours alors que la plus basse requière une plus forte section puisque l'intensité est supérieure...
Le rapport des résistances ≃ (rapport des tension)²Un abaisseur / 3 aura 3 fois moins de spires, l'intensité étant × 3, sa section sera 3 × plus élevée. R × 3 × 3 = R × 3² = R × 9