transformateur.
Publié le 08/12/2021
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transformateur. n.m., appareil électrique statique transmettant la puissance transportée
par un courant alternatif tout en modifiant sa tension. Un transformateur monophasé
comporte essentiellement un noyau constitué par un empilage de tôles d'acier doux, isolées
entre elles, pour éviter les déperditions d'énergie par circulation interne de courants de
Foucault. Ce noyau constitue un circuit magnétique fermé ; il porte deux enroulements qui
sont, le plus souvent, superposés ; un enroulement primaire recevant le courant entrant, un
enroulement secondaire qui alimente le circuit de sortie. Le courant alternatif circulant dans
l'enroulement primaire induit un flux magnétique alternatif dans le noyau ; la variation de ce
flux induit à son tour un courant électrique dans l'enroulement secondaire. Aussi longtemps
que l'on ne s'approche pas de la saturation du circuit magnétique, et que l'on n'entretient pas
de densité de courant anormalement élevée dans les bobinages, le rapport des tensions entre
le courant secondaire et le courant primaire est pratiquement égal au rapport du nombre de
spires de leur bobinage respectif. Les intensités se situent évidemment dans le rapport
opposé. Dans les mêmes conditions, le rendement de l'appareil est toujours élevé et peut
dépasser très légèrement 99 % dans les plus gros transformateurs de puissance. La
distribution du courant industriel étant toutefois triphasée et non monophasée, les
transformateurs correspondants possèdent trois couples d'enroulements primaire et
secondaire, superposés sur trois colonnes magnétiques différentes, reliées entre elles à
chacune de leurs extrémités. Le branchement des enroulements primaires peut être assuré
indifféremment en triangle ou en étoile (avec un point neutre matérialisé) ; il en est de même
pour les trois secondaires, mais les systèmes de branchement des primaires et des
secondaires peuvent être différents.
Les applications des transformateurs.
L'existence des transformateurs statiques est à la base de l'adoption du courant alternatif
pour la distribution de l'énergie électrique. Ils assurent en effet, très économiquement,
l'augmentation de la tension de sortie des alternateurs à des niveaux élevés (400 kV en
France) permettant le transport de l'énergie avec des intensités, donc avec des pertes
réduites, puis l'abaissement de cette tension par paliers, jusqu'aux tensions de distribution
finale (220 V en France pour les consommations domestiques). Ils simplifient
considérablement, par ailleurs, la protection des grands réseaux contre les défauts dits
« de terre » ; la mise à la terre accidentelle d'une phase sur un tronçon de ligne compris
entre deux transformateurs ne se répercute, en effet, ni en amont ni en aval, puisque,
dans un transformateur, les enroulements primaire et secondaire sont isolés, l'un par
rapport à l'autre. Ils résolvent, enfin, le très délicat problème de la limitation des puissances
de court-circuit au fur et à mesure que l'on descend les niveaux de tension, depuis les
réseaux d'interconnexion nationaux jusqu'à la distribution finale ; c'est ainsi que chaque
transformateur abaisseur de tension limite, par simple effet de saturation magnétique, la
puissance de court-circuit à son aval, évitant ainsi, de proche en proche, que toute la
puissance du réseau national puisse se déverser sur un petit court-circuit domestique.
C'est l'absence d'isolement entre primaire et secondaire qui a limité le développement des
autotransformateurs, quoique leur coût soit légèrement plus avantageux que celui d'un
transformateur de même performance. Malgré le rendement élevé des transformateurs
industriels, les pertes se traduisent par un dégagement de chaleur qu'il faut évacuer. C'est
pourquoi les parties actives (enroulements et noyau) sont immergées dans des bains de
diélectrique liquide (huile minérale ou produit de synthèse) qui évacuent cette chaleur tout
en protégeant les isolants de l'humidité de l'air. L'évacuation à l'extérieur de la chaleur du
diélectrique liquide peut se faire à travers les parois de la cuve ou, pour les gros
transformateurs, par l'intermédiaire de radiateurs ventilés. Seuls les très petits
transformateurs sont refroidis directement à l'air.
La fiabilité des transformateurs est exceptionnelle. L'absence de pièces en rotation
réduit en effet les efforts de fatigue. Par ailleurs, s'il vient à se produire à la longue un
défaut interne d'isolement, celui-ci entraîne, dès son apparition, un craquage local du
diélectrique liquide et un dégagement de bulles. Celles-ci sont immédiatement détectées
par un appareil spécial, dit relais de Buchholz, qui provoque le déclenchement électrique du
transformateur avant toute aggravation.
Les transformateurs spéciaux.
À côté des transformateurs classiques, il existe de nombreux transformateurs spéciaux.
Ainsi, les transformateurs d'intensité permettent de mesurer l'intensité des courants
alternatifs, éventuellement à très haute tension, sans problème d'isolement : il suffit pour
cela d'entourer chaque conducteur de phase d'un anneau magnétique circulaire portant un
enroulement secondaire. Le conducteur traversant le noyau se comporte comme une spire
primaire unique ; l'intensité du courant secondaire est alors l'intensité cherchée, divisée par
le nombre de spires de l'enroulement. Les transformateurs de tension, en revanche, dont
les primaires sont branchés entre phases, doivent posséder la même capacité d'isolement
que celle requise par le niveau de tension mesuré. Il existe également des creusets
artisanaux de fusion rapide d'alliage, associés à des transformateurs dont le secondaire ne
comporte qu'une seule spire fermée en auge, constituant le creuset proprement dit. Le
courant induit dans cette spire unique est très élevé et entraîne la fusion des grains de
métal disposés dans l'auge.
Complétez votre recherche en consultant :
Les corrélats
autotransformateur
bobine
courant
dévolteur
électricité - Les applications industrielles de l'électricité - Le choix du courant
alternatif
induction
primaire
relais - 1.ÉLECTRICITÉ
Les livres
transformateur, page 5252, volume 10
chemin de fer - différentes locomotives électriques, page 1025, volume 2
transformateur. n.m., appareil électrique statique transmettant la puissance transportée
par un courant alternatif tout en modifiant sa tension. Un transformateur monophasé
comporte essentiellement un noyau constitué par un empilage de tôles d'acier doux, isolées
entre elles, pour éviter les déperditions d'énergie par circulation interne de courants de
Foucault. Ce noyau constitue un circuit magnétique fermé ; il porte deux enroulements qui
sont, le plus souvent, superposés ; un enroulement primaire recevant le courant entrant, un
enroulement secondaire qui alimente le circuit de sortie. Le courant alternatif circulant dans
l'enroulement primaire induit un flux magnétique alternatif dans le noyau ; la variation de ce
flux induit à son tour un courant électrique dans l'enroulement secondaire. Aussi longtemps
que l'on ne s'approche pas de la saturation du circuit magnétique, et que l'on n'entretient pas
de densité de courant anormalement élevée dans les bobinages, le rapport des tensions entre
le courant secondaire et le courant primaire est pratiquement égal au rapport du nombre de
spires de leur bobinage respectif. Les intensités se situent évidemment dans le rapport
opposé. Dans les mêmes conditions, le rendement de l'appareil est toujours élevé et peut
dépasser très légèrement 99 % dans les plus gros transformateurs de puissance. La
distribution du courant industriel étant toutefois triphasée et non monophasée, les
transformateurs correspondants possèdent trois couples d'enroulements primaire et
secondaire, superposés sur trois colonnes magnétiques différentes, reliées entre elles à
chacune de leurs extrémités. Le branchement des enroulements primaires peut être assuré
indifféremment en triangle ou en étoile (avec un point neutre matérialisé) ; il en est de même
pour les trois secondaires, mais les systèmes de branchement des primaires et des
secondaires peuvent être différents.
Les applications des transformateurs.
L'existence des transformateurs statiques est à la base de l'adoption du courant alternatif
pour la distribution de l'énergie électrique. Ils assurent en effet, très économiquement,
l'augmentation de la tension de sortie des alternateurs à des niveaux élevés (400 kV en
France) permettant le transport de l'énergie avec des intensités, donc avec des pertes
réduites, puis l'abaissement de cette tension par paliers, jusqu'aux tensions de distribution
finale (220 V en France pour les consommations domestiques). Ils simplifient
considérablement, par ailleurs, la protection des grands réseaux contre les défauts dits
« de terre » ; la mise à la terre accidentelle d'une phase sur un tronçon de ligne compris
entre deux transformateurs ne se répercute, en effet, ni en amont ni en aval, puisque,
dans un transformateur, les enroulements primaire et secondaire sont isolés, l'un par
rapport à l'autre. Ils résolvent, enfin, le très délicat problème de la limitation des puissances
de court-circuit au fur et à mesure que l'on descend les niveaux de tension, depuis les
réseaux d'interconnexion nationaux jusqu'à la distribution finale ; c'est ainsi que chaque
transformateur abaisseur de tension limite, par simple effet de saturation magnétique, la
puissance de court-circuit à son aval, évitant ainsi, de proche en proche, que toute la
puissance du réseau national puisse se déverser sur un petit court-circuit domestique.
C'est l'absence d'isolement entre primaire et secondaire qui a limité le développement des
autotransformateurs, quoique leur coût soit légèrement plus avantageux que celui d'un
transformateur de même performance. Malgré le rendement élevé des transformateurs
industriels, les pertes se traduisent par un dégagement de chaleur qu'il faut évacuer. C'est
pourquoi les parties actives (enroulements et noyau) sont immergées dans des bains de
diélectrique liquide (huile minérale ou produit de synthèse) qui évacuent cette chaleur tout
en protégeant les isolants de l'humidité de l'air. L'évacuation à l'extérieur de la chaleur du
diélectrique liquide peut se faire à travers les parois de la cuve ou, pour les gros
transformateurs, par l'intermédiaire de radiateurs ventilés. Seuls les très petits
transformateurs sont refroidis directement à l'air.
La fiabilité des transformateurs est exceptionnelle. L'absence de pièces en rotation
réduit en effet les efforts de fatigue. Par ailleurs, s'il vient à se produire à la longue un
défaut interne d'isolement, celui-ci entraîne, dès son apparition, un craquage local du
diélectrique liquide et un dégagement de bulles. Celles-ci sont immédiatement détectées
par un appareil spécial, dit relais de Buchholz, qui provoque le déclenchement électrique du
transformateur avant toute aggravation.
Les transformateurs spéciaux.
À côté des transformateurs classiques, il existe de nombreux transformateurs spéciaux.
Ainsi, les transformateurs d'intensité permettent de mesurer l'intensité des courants
alternatifs, éventuellement à très haute tension, sans problème d'isolement : il suffit pour
cela d'entourer chaque conducteur de phase d'un anneau magnétique circulaire portant un
enroulement secondaire. Le conducteur traversant le noyau se comporte comme une spire
primaire unique ; l'intensité du courant secondaire est alors l'intensité cherchée, divisée par
le nombre de spires de l'enroulement. Les transformateurs de tension, en revanche, dont
les primaires sont branchés entre phases, doivent posséder la même capacité d'isolement
que celle requise par le niveau de tension mesuré. Il existe également des creusets
artisanaux de fusion rapide d'alliage, associés à des transformateurs dont le secondaire ne
comporte qu'une seule spire fermée en auge, constituant le creuset proprement dit. Le
courant induit dans cette spire unique est très élevé et entraîne la fusion des grains de
métal disposés dans l'auge.
Complétez votre recherche en consultant :
Les corrélats
autotransformateur
bobine
courant
dévolteur
électricité - Les applications industrielles de l'électricité - Le choix du courant
alternatif
induction
primaire
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Les livres
transformateur, page 5252, volume 10
chemin de fer - différentes locomotives électriques, page 1025, volume 2
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