Transformateurs

Le transformateur est un appareil très simple permettant de modifier la tension et le courant dans un circuit à courant alternatif. Dans sa forme la plus élémentaire, il est constitué de deux bobines couplées appelées primaire (côté source) et secondaire (côté charge) montées sur un noyau. Bien que le transformateur idéal n'existe pas, il est important d'en connaître les propriétés fondamentales car les transformateurs utilisés en pratique ont des propriétés très semblables . Pour le transformateur idéal, le rapport des tensions primaire et secondaire est égal au rapport des nombres de tours de ces deux enroulements. Les courants sont dans le rapport inverse . Le transformateur idéal change donc les valeurs des tensions et des courants, et «transforme» les impédances . Toutefois, la puissance active et la paissance réactive sont transportées sans aucune perte du primaire au secondaire .

Pour les transformateurs utilisés en pratique, il faut considérer les pertes et le couplage imparfait entre les bobines . Le noyau de fer est le siège de pertes actives dues à l'hystérésis et aux courants de Foucault . De plus, le flux requis par le noyau exige un courant magnétisant qui se traduit par une absorption de puisssance réactive . À cause de la résistance des enroulements, des pertes sont également dissipées dans le cuivre . Enfin, comme tout le flux créé par le primaire ne traverse pas complètement le secondaire, et vice versa, il faut considérer les flux de fuite qui se traduisent par des puissances réactives supplémentaires . L'échauffement causé par les pertes actives dissipées dans le noyau et les enroulements exigent l'utilisation de méthodes de refroidissement . Selon la puissance, on utilise le refroidissement par circulation naturelle ou forcée de l'air et/ou de l'huile . Malgré leurs imperfections, les transformateurs demeurent des appareils de rendement élevé .
Si l'on prend en considération les différentes imperfections du transformateur, on peut établir un circuit équivalent pour le transformateur réel . Ce circuit comprend un transformateur idéal auquel on ajoute les résistances et les réactances de fuite des enroulements, ainsi qu'une branche de magnétisation . Ce circuit permet de calculer avec précision les pertes et les chutes de tension à l'intérieur du transformateur . Dans les calculs impliquant des transformateurs de grande puissance, on peut même simplifier le circuit équivalent à une simple réactance de fuite en série avec le transformateur idéal .

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