Principe, fonctionnement du transformateur

En introduction...

A quoi ça sert ?

• Élever une tension au détriment de l'intensité
• Abaisser une tension au bénéfice de l'intensité
  
• Séparer 2 circuits électriques (isolation galvaniqueCela permet par exemple d'assurer que la tension de sortie n'a pas de contact direct avec la tension d'entrée :
  Transformateur de sécurité TBTS 12 Volts...)

Où en trouve t-on ?

• Où n'en trouve t-on pas serait plus judicieux !
• Dans tous les appareils électroniquesToutes les alimentation à découpage :
  Ordinateurs, téléviseurs, chargeurs... (modèles à découpage HF)
• Dans la distribution électrique pour optimiser le transport
• ...

Aluminium ou cuivre ?

Dans les conseils+ !

Comment fonctionne un transformateur ?

Son analogueLes analogies aident à comprendre un fonctionnement et ici l'intérêt d'un élément mécanique le plus facile à comprendre :
La boite à vitessesDans une boîte à vitesse on module la vitesse de rotation inversement au couple et donc à la force de sortie !
Tout comme on ajuste tension et intensité en conséquence dans un transformateur ! !

• Transformateur abaisseur :
  • Tension faible mais intensité disponible élevée
  • Démultipliée : vitesse lente, force (couple élevé)
• Transformateur élévateur :
  • Tension élevée mais intensité disponible faible
  • Surmultipliée : vitesse élevée, couple disponible faible
• Transformateur variableNombre de spires ajustable par curseur : boîte CVTVariation continue via des poulies coniques !

Intérêt du court-circuit magnétique !

L'expérience de la vidéo s'effectue avec un courant alternatif sinusoïdal classique.
Comme le démontre cette vidéo, tant que le circuit magnétique n'est pas fermé, les pertes (magnétiques) sont grandes et la bobine ne récupère qu'une infime partie du champ qu'elle génère ce qui engendre une intensité consommée élevée.
Par contre lorsque le circuit magnétique est fermé (court-circuit magnétique), le courant généré est très proche de celui qui alimente la bobine, l'effet de selfLes anglais appellent les bobines des selfs à cause justement de la self-induction (auto-induction)
Avec une bobine parfaite la tension induite serait égale (mais bien opposée) à la tension d'alimentation engendrant E induit = U alimentation et donc U - E = 0 !
Sans tension, pas d'intensité possible ! est maximal : l'intensité est proche de 0 !

Transformateur pédagogique

Vidéo mettant en oeuvre notre transformateur à noyau amovible pour en comprendre le fonctionnement.
Notez que lorsque le circuit magnétique est clos, la tension au primaire augmenteEn fait, notre transfo pédagogique est alimenté par un autre transfo de faible puissance possédant donc une impédance non négligeable.
Comme le transfo pédagogique consomme moins d'intensité lorsque son circuit magnétique est clos, la tension reçue au primaire augmente : U = E à vide -rI (U augmente quand I diminue) puisque l'intensité appelée diminue ce qui diminue la chute de tension dans le circuit d'alimentation primaire.
Les pertes deviennent alors très faibles et quasiment tout le champ magnétique variable généré est récupéré entraînant une tension induite EA ne pas confondre avec E à vide du transfo générateur
Ici, il s'agit de la tension E auto-induite 'fem ou fcem'
Pour force électromotrice aussi appelée contre-électromotrice car opposée (-) qui, en se soustrayant, diminue l'intensité appelée I :
L'intensité I = U - E = 0+ car E est désormais très proche de U.

Récapitulatif des expériences en vidéos

Noyau ouvert	Noyau en U	Noyau fermé
La bobine créée alternativement les 2 pôles : le tournevis est aimanté. L'auto-induction est faible : l'intensité absorbée élevée.	Là aussi les 2 pôles avec un tournevis attiré. Auto-induction plus élevéeLes pôles ne sont plus opposés : il se 'voient' : intensité plus faible.	CctCourt-circuit magnétique magnétique, aucun pôle ne subsiste, le tournevis n'est pas attiré L’auto-inductionLa tension E = – ΔΦ / Δt ≃ U alimentation La différence est due aux pertes fer Imperfections du noyau ≃1 à 15% est optimale : l'intensité est très faible
U lampe ≪ U alimentation primaire	U lampe < U alim. primaire	U lampe ≃ U alim. primaire

La fuite lorsque le circuit magnétique n'est pas fermé engendre bruit du 50 HertzOu 60 Hz suivant le réseau électrique du pays !
Ce bruit est dû à la fréquence (audible) du signal et aimantationLe circuit n'étant pas fermé, des fuites magnétiques créent les pôles d'attraction ! !

Le transformateur conserve le signal sinusoïdal

Le transformateur ne fonctionne correctement qu'avec un courant en perpétuelle variation et alternatifQui change de sens symétriquement en positif et négatif.
Fidèle, il reproduit les signaux d'origine avec peu de distorsion (modification) comme le démontre la vidéo.
Si le signal sinusoïdal est le plus harmonieux et crée le moins de distorsionDéformation, la forme en sortie sera généralement arrondie avec plus au moins de bonheur :-)
Le taux de distorsion est le ratio de fidélité entre entrée et sortie !, toute autre forme de signal sera plus au moins reproduite.
Les électroniques à découpage utilisent des signaux impulsionnels et donc carrés !