Un transformateur est un appareil qui transforme la tension, le courant et l'impédance alternatifs. Lorsque le courant alternatif traverse la bobine primaire, un flux magnétique alternatif est généré dans le noyau de fer (ou noyau magnétique), induisant ainsi une tension (ou un courant) dans la bobine secondaire. Les transformateurs sont composés de noyaux de fer (ou noyaux magnétiques) et de bobines. Une bobine comporte deux enroulements ou plus. L’enroulement connecté à l’alimentation est appelé enroulement primaire et les autres enroulements sont appelés enroulement secondaire. Dans un générateur, que la bobine se déplace dans un champ magnétique ou que le champ magnétique se déplace dans une bobine fixe, un potentiel électrique est induit dans la bobine. Dans les deux cas, la valeur du flux magnétique reste constante, mais le flux magnétique coupant la bobine est différent. Changer, c'est le principe de l'inductance mutuelle.
Différents types de transformateurs ont des exigences techniques correspondantes, qui peuvent être représentées par les paramètres techniques correspondants. Par exemple, les principaux paramètres techniques des transformateurs de puissance comprennent la puissance nominale, le rapport tension/tension nominale, la fréquence nominale, le niveau de température de fonctionnement, l'augmentation de la température, le taux de régulation de tension, les performances d'isolation et la résistance à l'humidité. Les principaux paramètres techniques d'un transformateur basse fréquence général comprennent : le rapport de transformation, les caractéristiques de fréquence, la distorsion non linéaire, le blindage magnétique et électrostatique, l'efficacité, etc.
Principe du transformateur
Rapport de tension :
The turns of the two sets of transformer coils are N1 and N2, respectively. N1 is primary, N2 is secondary. When an AC voltage is applied to the primary coil, an induced electromotive force is generated at both ends of the secondary coil. When N2>N1, la force électromotrice induite est supérieure à la tension primaire appliquée. Ce type de transformateur est appelé transformateur élévateur ; Quand N2
n=N1/N2
In the formula, n is called the voltage ratio (turns ratio). When n>1, N1>N2, U1>U2, le transformateur est un transformateur abaisseur. Au contraire, il s'agit d'un transformateur élévateur.
Efficacité du transformateur :
À la puissance nominale, le rapport entre la puissance de sortie et la puissance d'entrée d'un transformateur est appelé rendement du transformateur, où η est le rendement du transformateur ; P1 est la puissance d'entrée, P2 est la puissance de sortie.
Lorsque la puissance de sortie P2 du transformateur est égale à la puissance d'entrée P1, le rendement η est égal à 100 % et le transformateur ne produira aucune perte. Mais en réalité, un tel transformateur n’existe pas. Les transformateurs subissent toujours des pertes lors du transport d’énergie électrique, notamment des pertes de cuivre et de fer. La perte de cuivre fait référence à la perte causée par la résistance des bobines du transformateur. Lorsque le courant traverse la résistance de la bobine et génère de la chaleur, une partie de l’énergie électrique est convertie en chaleur et perdue. Étant donné que les bobines sont généralement enroulées avec du fil de cuivre isolé, on les appelle pertes de cuivre.
La perte de fer des transformateurs comprend deux aspects. Premièrement, il y a une perte par hystérésis. Lorsque le courant alternatif traverse un transformateur, la direction et l'amplitude des lignes de champ magnétique traversant les tôles d'acier au silicium changent également, provoquant le frottement des molécules à l'intérieur des tôles d'acier au silicium les unes contre les autres et la libération d'énergie thermique, perdant ainsi une partie de l'énergie électrique. C'est une perte par hystérésis. L’autre est la perte par courants de Foucault, qui se produit lorsque le transformateur est en fonctionnement. Si des lignes magnétiques traversent le noyau de fer, des courants induits seront générés dans un plan perpendiculaire aux lignes magnétiques. En raison de la formation d'un circuit fermé et de courants de Foucault par ce courant, on parle de courants de Foucault. La présence de courants de Foucault provoque un échauffement du noyau de fer et une consommation d’énergie. Ce type de perte est appelé perte par courants de Foucault.
L'efficacité d'un transformateur est étroitement liée à son niveau de puissance. Plus la puissance est élevée, plus le rapport entre la perte et la puissance de sortie est faible et plus le rendement est élevé. Au contraire, plus la puissance est faible, plus le rendement est faible.