La tension de 220 volts dans le réseau électrique sous la forme sous laquelle elle pénètre dans l'appartement est inadaptée au fonctionnement de la plupart des appareils électroniques. Pour l'amener à un type pratique pour alimenter les appareils ménagers, des convertisseurs spéciaux, appelés transformateurs, sont nécessaires. Avec leur aide, il est possible d'abaisser la valeur de la tension d'alimentation à la valeur souhaitée, puis de la rectifier.
Informations générales sur les transformateurs
En tant que convertisseurs, ces dispositifs sont traditionnellement utilisés pour ramener la puissance transmise sur les lignes à haute tension à une forme acceptable. Pour le "transfert" sur de grandes distances, seules des tensions ultra-élevées conviennent, auxquelles le courant peut être d'une amplitude acceptable.
Si vous essayez de transmettre de l'énergie sur au moins une centaine de kilomètres sous la forme de la tension habituelle de 380 Volts, un courant de millions d'ampères sera nécessaire pour fournir la puissance requise au consommateur.
Pour le dissiper, il faut un fil de l'épaisseur d'un corps humain, ce qui est impossible à mettre en œuvre en pratique. Par conséquent, du côté de la production d'électricité, à l'aide d'un autre transformateur (élévateur), sa valeur s'élève à 110 kV. Sous cette forme, il est impossible d'utiliser la distribution d'électricité pour les bâtiments résidentiels et les installations de production. Ainsi, après livraison par explosifs dans les stations de distribution, les 110 kV sont ramenés à 10 (6) kV.
De là, ils se dirigent vers les postes de transformation régionaux, où, dans le transformateur abaisseur local, ils acquièrent leur forme finale de 380 (220) volts. Avec de telles valeurs potentielles, l'énergie peut être facilement transportée par un câble souterrain ou un fil isolé autoportant aérien jusqu'au consommateur final. Par conséquent, un transformateur monophasé joue un rôle important dans la vie humaine.
Objectif et appareil
Une connaissance de la conception du transformateur, qui se compose des éléments principaux suivants, aidera à avoir une idée plus complète:
- noyau ferromagnétique;
- bobines primaire et secondaire situées sur un châssis isolé ;
- capot de protection (cet élément n'est pas disponible sur certains modèles).
Dans certains échantillons, de l'acier électrique ou du permalloy sont utilisés à la place des ferroaimants. Le choix d'un type spécifique de matériau d'âme dépend du domaine d'utilisation du produit lui-même.
Principe de fonctionnement
Le principe de fonctionnement d'un transformateur monophasé est basé sur la loi selon laquelle un champ e/m alternatif agissant dans une boucle induit une CEM dans un conducteur voisin. Le phénomène s'appelle la loi d'induction électromagnétique de Faraday, qui fut le premier à découvrir cet effet intéressant. Pour le justifier, le scientifique a développé toute une théorie, qui a constitué la base du fonctionnement de la plupart des appareils et assemblages électriques modernes.
Ses principales dispositions :
- lorsque le courant traverse une boucle de fil, un flux magnétique se forme autour d'elle, capturant toutes les mêmes boucles situées à proximité;
- sous l'influence de ce flux, une CEM est induite en eux, qui sous forme de changements coïncide avec le champ d'origine ;
- en présence d'un ferromagnétique, l'effet de cet effet est renforcé.
Tous ces principes sont à la base du fonctionnement d'un produit transformateur moderne. Lorsqu'il est connecté à l'enroulement secondaire de la charge, le circuit de travail est fermé et l'énergie est transférée au consommateur avec presque aucune perte.
Modes de fonctionnement
- le soi-disant « inactif » ;
- mode de chargement.
Au repos, l'appareil fonctionne à vide et consomme un minimum de puissance dissipée uniquement dans l'enroulement primaire. Le courant y est également minime et ne dépasse généralement pas 3 à 10% de la valeur observée avec la charge connectée. Dans le second cas, un courant commence à circuler dans les spires de l'enroulement secondaire, dont la valeur est inversement proportionnelle au nombre de spires de la bobine.
Dans un transformateur abaisseur, la tension est plus faible et le courant est plus élevé. Dans ce mode, la puissance est transférée à la charge en tenant compte de la dissipation thermique dans le noyau du transformateur.
Réglages principaux
Lors de l'examen des paramètres des convertisseurs de tension et de courant, il est important de noter le rapport de transformation k, défini comme I1 / I2 = w2 / w1 = 1 / k. Ici, w2 et w1 sont le nombre de tours dans les enroulements secondaire et primaire, respectivement. De plus, des caractéristiques telles que la taille de la fenêtre centrale dans laquelle se trouvent les bobines sont prises en compte.
Un autre paramètre caractérisant les propriétés de transfert de tension d'un transformateur monophasé à deux enroulements est le même rapport de transformation k dont la valeur pour un abaisseur est inférieure à 1. Et inversement, si k > 1, ce produit est un transformateur élévateur. En l'absence de pertes dans les fils des enroulements et de dissipation de flux, il est très facile de calculer cet indicateur. Pour cela, il est plus pratique d'utiliser un algorithme de calcul simple : k = U2 / U1. S'il y a plusieurs enroulements secondaires, le paramètre spécifié doit être déterminé pour chacun d'eux séparément.
Types de transformateurs et leur application
Selon les caractéristiques de conception du noyau, les échantillons connus de transformateurs monophasés sont divisés en produits à tige, à anneau et blindés. Selon la forme du circuit magnétique qui y est utilisé, ils peuvent être :
- en forme de W ;
- toroïdal ;
- En forme de U.
Chacune de ces formes est adaptée à des fins spécifiques liées à la nécessité d'obtenir les caractéristiques de transfert spécifiées.
Selon la valeur du couplage magnétique (MC) maximum réalisable, les transformateurs sont divisés en produits avec des interactions fortes, moyennes et faibles. Ces caractéristiques dépendent en grande partie de la conception du produit lui-même et du type de son noyau.
Un transformateur monophasé est demandé dans les zones où il est nécessaire de faire correspondre deux circuits de puissance avec une isolation électrique de chacun d'eux.
Fonctionnement des produits
Lors de l'exploitation d'appareils de conversion monophasés, une attention particulière est portée à leur sécurité de manipulation, qui s'explique par la haute tension présente dans les enroulements primaires. Il est également important de considérer les points suivants concernant les règles d'installation et d'inclusion des transformateurs dans les circuits électriques :
- afin d'éviter la défaillance des enroulements (grillage), les circuits secondaires doivent être protégés contre les courts-circuits ;
- il est important de surveiller les conditions thermiques du noyau et des bobinages et, si nécessaire, de prévoir leur refroidissement.
L'entretien d'un transformateur monophasé est réduit à des procédures standard, qui sont prévues par les dispositions de la réglementation en vigueur.
