Equation Chapter 1 Section 1 Les transformateurs

1 Equation Chapter 1 Section 1 Les transformateurs Avertissement : Les pages qui suivent d crivent le fonctionnement des transformateurs industriels utilis s des fr quences de 50 ou 60 Hz, voire 400 Hz (avions de ligne) et en r gime permanent. 1. D finition Un transformateur est un convertisseur alternatif-alternatif qui permet de modifier la valeur d une tension alternative en maintenant sa fr quence et sa forme inchang es. Le transformateur est un appareil qui peut : Transformer une tension alternative d'une grandeur une autre grandeur.

2 Transformer un courant alternatif d'une grandeur une autre grandeur. Isoler un circuit lectrique d'un courant continu circulant dans un autre circuit lectrique. Faire para tre une imp dance comme ayant une autre valeur. Les transformateurs sont des machines lectriques enti rement statiques, cette absence de mouvement est d'ailleurs l'origine de leur excellent rendement. Leur utilisation est primordiale pour le transport de l' nergie lectrique o l'on pr f re transporter des volts plut t que des amp res.

3 Ils assurent l' l vation de tension entre la source (alternateurs EDF fournissant du 20000 V) et le r seau de transport (400000 V en Europe), puis ils permettent l'abaissement de la tension du r seau vers l'usager. Un transformateur monophas est constitu de 2 bobines en fil de cuivre, l'une dite est dite "primaire", l'autre "secondaire". Ces bobines sont enroul es sur un noyau magn tique constitu d'un empilage de t les minces en acier. Celui-ci permet de relier magn tiquement le primaire et le secondaire en canalisant les lignes de champ magn tiques produites par le primaire.

4 Invention 1831 Michael Faraday r ussit induire un courant dans un circuit lectrique secondaire. 1832 Joseph Henry observe l' tincelle se produisant l'ouverture d'un circuit lectrique et nomme ce ph nom ne extra-courant de rupture. C'est la d couverte de l'auto-induction. 1835 Charles Grafton Page exp rimente un auto-transformateur. 1837 Nicholas Joseph Callan r alise le premier transformateur compos d'un primaire et d'un secondaire. 1838 Charles Grafton Page construit une bobine d'induction qui peut tre consid r e comme l'anc tre de la bobine de Rhumkorff.

5 1845-1850 Antoine Masson et Louis Br guet fabrique une bobine d'induction axe verticale. 1851-1856 Heinrich Ruhmkorff met au point la bobine qui porte son nom en se basant sur les travaux des ses pr d cesseurs et en fait un instrument scientifique performant qu'il commercialise. En 1883, Lucien Gaulard et John Dixon Gibbs r ussissent transmettre pour la premi re fois, sur une distance de 40 km, du courant alternatif sous une tension de 2000 volts l'aide de transformateurs avec un noyau en forme de barres.

6 En 1884, Lucien Gaulard, jeune lectricien fran ais, pr sente la Soci t fran aise des Electriciens, un g n rateur secondaire , d nomm depuis transformateur. En 1884 Lucien Gaulard met en service une liaison boucl e de d monstration (133 Hz) aliment e par du courant alternatif sous 2000 volts et allant de Turin Lanzo et retour (80 km). On finit alors par admettre l'int r t du transformateur qui permet d' lever la tension d livr e par un alternateur et facilite ainsi le transport de l' nergie lectrique par des lignes haute tension.

7 Gaulard se bat contre les tenants du continu (parmi lesquels Desprez). Cette lutte est aussi pre que celle qui oppose Edison (tenant du continu) Tesla et Westinghouse (tenant de l alternatif) outre Atlantique la m me poque. La reconnaissance de Gaulard interviendra trop tardivement. Entre-temps, des brevets ont t pris aussi par d'autres. Le premier brevet de Gaulard en 1882 n'a m me pas t d livr en son temps, 1sous pr texte que l'inventeur pr tendait pouvoir faire quelque chose de rien !

8 Gaulard attaque, perd ses proc s, est meurt ruin dans un asile d'ali n s en 1888. Ainsi, en 1885, les Hongrois K roly Zipernowsky, Miks D ry et Otto Titus Bl thy mettent au point un transformateur avec un noyau annulaire commercialis dans le monde entier par la firme Ganz Budapest. Le transformateur de Gaulard de 1886 n'a pas grand chose envier aux transformateurs actuels, son circuit magn tique ferm (le prototype de 1884 comportait un circuit magn tique ouvert, d'o un bien m diocre rendement) est constitu d'une multitude de fils de fer annon ant le circuit feuillet t les isol es.

9 Symboles On trouve deux symboles. Sur celui de la Figure 1, les trois barres verticales symbolise le noyau magn tique qui permet l nergie magn tique de passer du bobinage primaire au bobinage secondaire. Figure 1 Figure 2 Utilisation Il ne pourrait pas y avoir de transport d nergie lectrique grande distance sans transformateurs . Gr ce aux transformateurs l vateurs de tension, on transporte des volts plut t que des amp res, limitant les pertes d nergie quelque pour cent.

10 D autres transformateurs abaissent la tension pour que celle-ci ne soit plus aussi dangereuse pour l utilisateur. Les transformateurs sont r alis s en toutes puissances et tensions, de quelques VA et basse tension pour l alimentation de circuits lectroniques quelques centaines de MVA et de kV pour l alimentation ou le couplage des r seaux de transport de l nergie lectrique. Le transformateur est galement utilis comme adaptateur d imp dance en lectronique. 3 Transformateur l vateur de tension 220 V / 4500 V provenant d un four micro-ondes Transformateur triphas abaisseur de tension 20000 V / 380 V En ville, ces transformateurs sont invisibles car enferm s dans des armoires de protection.