Transformateurs sont des dispositifs utilisés pour abaisser ou augmenter la Tension et le courant électrique. Les transformateurs se composent de deux enroulements de fil, primaire et secondaire, impliqué dans un noyau métallique. Le passage d'un courant électrique alternatif dans l'enroulement primaire induire à la formation d'un courant électrique alternatif dans l'enroulement secondaire. LES proportion entre les courants primaire et secondaire dépend de la relation entre le nombre de tours dans chacun des bobinages.
Voir aussi :Comprendre comment est produite l'électricité
Comment ils travaillent
Les transformateurs sont utilisés pour abaisser ou augmenter les tensions et courants électriques dans les circuits de consommation ou transmission d'énergie électrique. Si un transformateur abaisse une tension électrique, il augmente automatiquement l'intensité du courant électrique de sortie et vice versa, en gardant toujours la puissance transmis, donné par produit donne chaîne pour le Tension.
P - pouvoir électrique
U - Tension électrique
je - courant électrique
Pour des raisons de Efficacité, le transport de l'énergie électrique sur de grandes distances s'effectue toujours dans haute tension et avec faible courant électrique, en réponse aux pertes d'énergie causées par le effet joule, puisque l'énergie dissipée dans les fils est proportionnelle au courant électrique.
Pour les circuits de consommation d'énergie, tels que les circuits résidentiels, de faibles valeurs de tension électrique sont utilisées, pour des raisons de sécurité - des potentiels électriques très élevés peuvent produire décharges électriques. C'est pour cette raison que l'on trouve de gros transformateurs sur poteaux, dont la fonction est d'abaisser le potentiel électrique du courant qui est transporté par les fils, le transportant vers les maisons avec des tensions dans 110V ou alors 220V.
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Voir aussi: Effets sur le corps lors de la réception d'un choc
Les transformateurs communs sont construits avec deux enroulements de fil de cuivre, appelés primaire et secondaire. Ces enroulements ont toujours des nombres de spires différents et sont ensuite torsadés autour d'un noyau de fer, sans aucun contact entre eux. Regardez la figure ci-dessous :
Transformateur avec enroulements primaire et secondaire.
le bobinage primaire est allumé directement à une générateur de force électromotrice alternatif (les transformateurs ne fonctionnent pas avec du courant continu), c'est-à-dire qu'un courant électrique s'y forme. intensité et sens variable, conduisant à la génération d'un champ magnétique avec mêmes caractéristiques.
Ce champ magnétique est alors concentré et amplifié à travers le noyau de fer vers l'enroulement secondaire. Le champ magnétique changeant induit l'apparition d'un courant électrique dans le secondaire. La relation entre les potentiels électriques entre les enroulements primaire et secondaire est donnée par la formule suivante :
VP — tension dans l'enroulement primaire
Vs — tension dans l'enroulement secondaire
NP — nombre de tours dans l'enroulement primaire
Ns — nombre de tours dans l'enroulement secondaire
Comme nous le savons, la tension et le courant électriques sont inversement proportionnel, par conséquent, le rapport pour les courants électriques des enroulements primaire et secondaire est inversé:
jeP — courant électrique dans l'enroulement primaire
jes — courant électrique dans l'enroulement secondaire
NP — nombre de tours dans l'enroulement primaire
Ns — nombre de tours dans l'enroulement secondaire
Le phénomène physique derrière le fonctionnement des transformateurs est appelé induction électromagnétique et est décrit par la loi Faraday-Lenz. Cette loi nous informe que lorsque nous produisons une variation du flux magnétique à travers une région de l'espace, un champ magnétique doit apparaître afin de s'opposer à cette variation. Envie d'en savoir plus sur le sujet? Accédez à notre texte: La loi de Faraday.
Voir aussi: Qu'est-ce que le courant alternatif ?
Types de transformateurs
Bien qu'ils aient des fonctions similaires, il existe différents types de transformateurs qui répondent à des besoins différents. Découvrez quelques-uns des types les plus courants :
Transformateur de courant: Son objectif principal est d'abaisser l'intensité du courant électrique, afin de le transmettre à des réseaux de transmission ou à des appareils qui ne supportent pas des courants électriques élevés.
Transformateur de potentiel: est le type de transformateur le plus courant, il peut abaisser ou augmenter le potentiel électrique en fonction de la demande et du nombre d'enroulements dans la bobine primaire et secondaire.
Transformateur de distribution: présent dans les centres de distribution des centrales électriques, il est chargé de distribuer le courant électrique aux différents types de consommateurs à travers les lignes de transport.
Transformateur de puissance : fonctionne avec des niveaux très élevés de potentiel électrique et de courant électrique, est utilisé dans la production d'électricité électrique, mais aussi dans les applications qui nécessitent beaucoup d'énergie électrique, comme les fours industriels et induction.
Des exercices
1) Un transformateur reçoit une tension électrique de 4400 V dans son enroulement primaire. Déterminez le nombre de tours dans l'enroulement primaire de sorte que la tension de sortie aux bornes de l'enroulement secondaire, 10 tours, soit de 110 V.
Résolution:
Pour résoudre l'exercice, il suffit d'utiliser la formule qui liste les tensions et le nombre de tours dans chaque tour :
2) Un transformateur reçoit 20 V de tension dans son enroulement principal, qui contient N tours. Si l'enroulement secondaire de ce transformateur est formé de 3N tours, quelle sera la tension électrique de sortie ?
Résolution:
En utilisant la formule des tensions d'entrée et de sortie dans le transformateur, nous effectuerons le calcul suivant :
3) Concernant le fonctionnement des transformateurs, identifiez les affirmations ci-dessous comme vraies ou fausses :
I - Les transformateurs sont capables de fonctionner aussi bien en courant électrique continu qu'en courant électrique alternatif.
II - Si le nombre de spires de l'enroulement secondaire d'un transformateur est supérieur au nombre de spires du enroulement primaire, alors la tension de sortie de ce transformateur sera nécessairement supérieure à la tension de Entrée.
III - Malgré les transformations subies par la tension et le courant électriques, la puissance électrique reste constante dans des transformateurs idéaux.
IV - Les transformateurs fonctionnent selon un phénomène appelé induction électrostatique, découvert par Faraday.
Ils sont vrais :
a) F, F, V, F
b) V, V, V, F
c) F, V, V, F
d) F, V, F, F
e) F, V, V, V
Retour:
Réponse: Lettre C
I - Les transformateurs ne fonctionnent qu'avec des courants alternatifs, car il faut qu'ils apparaissent variations de flux de champ magnétique pour induire des courants électriques dans l'enroulement secondaire.
II - La formule qui relie les tensions de sortie et le nombre d'enroulements confirme cette affirmation.
III - Pour les transformateurs idéaux, c'est-à-dire qui ne dissipent pas d'énergie électrique, cette affirmation est vraie.
IV - Le phénomène qui explique le fonctionnement des transformateurs est le principe de l'induction électromagnétique.
Par moi Rafael Helerbrock
Souhaitez-vous référencer ce texte dans un travail scolaire ou académique? Voir:
HELERBROCK, Rafael. "Qu'est-ce qu'un transformateur ?"; École du Brésil. Disponible en: https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-um-transformador.htm. Consulté le 28 juin 2021.
