Le transformateur: Description et définition

Le transformateur: Description et définition

Transformateur idéal

Dans la plupart des alimentations branchées sur le secteur, un transformateur est présent. Son rôle est d'assurer l'isolation électrique tout en transférant la puissance. Pour la majorité des montages, il abaisse la tension secteur 230V en valeur compatibles avec les circuits (12V, 24V, etc).

Ci contre, le symbole du transformateur. Celui de gauche est le plus utilisé. Les deux barres entre les deux symboles d'inductances indiquent la présence d'un matériau magnétique (fer, ferrite). On comprend aussi qu'il y a isolation électrique entre la partie gauche et la partie droite.

Principe

Le transformateur est constitué d'un noyau ferromagnétique fermé réalisé avec du fer ou de la ferrite. Le bobinage qui sert d'entrée est appelé primaire, l'autre enroulement (sortie) est appelé secondaire. Le primaire est alimenté par une tension alternative (secteur dans la plupart des cas), au secondaire apparait alors une tension aussi alternative (force électromotrice induite).

Si une charge (résistance qui crée un courant de sortie) est branchée sur le secondaire, il apparait un courant appelé par le primaire qui est proportionnel au courant secondaire. La puissance électrique est ainsi transférée du primaire vers le secondaire, tout en préservant l'isolation. Le transformateur est ainsi réversible.

Il ne fonctionne pas avec une tension continue.

Tensions et courants primaires et secondaires

Lorsque le secondaire est ouvert, aucun courant n'y circule. Il n'existe alors aucun courant primaire.

Supposons qu'il y ait respectivement N₁ et N₂ spires au primaire et au secondaire. Appleons respectivement u₁ et u₂ les tensions au primaire et au secondaire. On obtient alors, pour le transformateur idéal :

u₂/u₁ = N₂/N₁

Par ailleurs, aucune perte électrique n'existe dans le transformateur idéal. Les courants primaire i₁ et secondaire i₂ sont tels que :

i₁/i2 = u₂/u₁

Le rapport des courants est l'inverse du rapport des tensions.

On peut encore dire qu'il y a conservation de la puissance :

u₁.i₁ = u₂.i₂

On note, selon les ouvrages, le rapport des tensions :

k = u₂/u₁ ou m = u₁/u₂

Exemple :

Le secondaire d'un transformateur (idéal) 230V vers 12V est connecté sur une résistance de 6 Ohm. Quel est le courant primaire ?

Réponse

Le courant secondaire i₂ (loi d'Ohm) vaut :

i₂ = 12/6 = 2A

Maintenant, on calcule le courant primaire :

i₁/i₂ = u₂/u₁

D'où : i₁ = i₂.u₂/u₁

i₁ = 2 x 12 / 230 = 0.104A

Le courant primaire vaut 104mA. Le courant appelé sur la prise de courant est ainsi bien plus faible que 2A.