Le transformateur: Description et définition

Cet article propose une description du transformateur en électronique. Le transformateur idéal et le transformateur réel, avec ses imperfections qu'on peut modéliser d'un point de vue électrique, sont présentés ici.

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).

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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 du transformateur

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.

Le transformateur 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 de transformateur :

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

Le transformateur: Description et définition

Réponse

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

i2 = 12 / 6 = 2 A

Maintenant, on calcule le courant primaire :

i1/i2 = u2/u1

D'où : i1 = i2.u2/u1

i1 = 2 x 12 / 230 = 0,104 A

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

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