Quels sont les principaux paramètres du transformateur ?

Il existe des exigences techniques spécifiques à chaque type de transformateur, exprimées par des paramètres techniques dédiés. Par exemple, les principaux paramètres techniques d'un transformateur de puissance sont : la puissance nominale, la tension nominale et le rapport de transformation, la fréquence nominale, la température de fonctionnement, l'échauffement, la vitesse de régulation de tension, les performances d'isolation et la résistance à l'humidité. Pour les transformateurs basse fréquence classiques, les principaux paramètres techniques sont : le rapport de transformation, les caractéristiques de fréquence, la distorsion non linéaire, le blindage magnétique et électrostatique, le rendement, etc.

Les principaux paramètres d'un transformateur comprennent le rapport de tension, les caractéristiques de fréquence, la puissance nominale et le rendement.

(1)Rapport de tension

La relation entre le rapport de transformation n du transformateur et le nombre de spires ainsi que la tension des enroulements primaire et secondaire est la suivante : n = V1/V2 = N1/N2, où N1 représente l’enroulement primaire du transformateur, N2 l’enroulement secondaire, V1 la tension aux bornes de l’enroulement primaire et V2 la tension aux bornes de l’enroulement secondaire. Le rapport de transformation n d’un transformateur élévateur est inférieur à 1, celui d’un transformateur abaisseur est supérieur à 1 et celui d’un transformateur d’isolement est égal à 1.

(2)Puissance nominale P. Ce paramètre est généralement utilisé pour les transformateurs de puissance. Il correspond à la puissance de sortie que le transformateur peut fournir en fonctionnement continu sans dépasser la température spécifiée, sous la fréquence et la tension de fonctionnement spécifiées. La puissance nominale d'un transformateur dépend de la section du noyau de fer, du diamètre du fil émaillé, etc. Un transformateur présentant une section de noyau de fer importante, un diamètre de fil émaillé épais et une puissance de sortie élevée est donc préférable.

(3)La caractéristique de fréquence indique que le transformateur possède une plage de fréquences de fonctionnement spécifique. Les transformateurs ayant des plages de fréquences de fonctionnement différentes ne sont pas interchangeables. Si le transformateur fonctionne en dehors de sa plage de fréquences, sa température augmente ou son fonctionnement peut être altéré.

(4)Le rendement désigne le rapport entre la puissance de sortie et la puissance d'entrée d'un transformateur à charge nominale. Cette valeur est proportionnelle à la puissance de sortie du transformateur : plus la puissance de sortie est élevée, plus le rendement est important ; inversement, plus la puissance de sortie est faible, plus le rendement est faible. Le rendement d'un transformateur se situe généralement entre 60 % et 100 %.

À puissance nominale, le rapport entre la puissance de sortie et la puissance d'entrée du transformateur est appelé rendement du transformateur, à savoir :

η= x100%

Oùη L'efficacité du transformateur ; P1 est la puissance d'entrée et P2 est la puissance de sortie.

Lorsque la puissance de sortie P2 du transformateur est égale à la puissance d'entrée P1, le rendementη Un transformateur à rendement de 100 % ne devrait engendrer aucune perte. Or, un tel transformateur n'existe pas. Lors du transport d'énergie électrique, un transformateur produit toujours des pertes, principalement des pertes par effet Joule et des pertes fer.

Les pertes par effet Joule désignent les pertes dues à la résistance des enroulements d'un transformateur. Lorsque le courant traverse cette résistance et chauffe, une partie de l'énergie électrique est convertie en chaleur et dissipée. Comme les enroulements sont généralement constitués de fil de cuivre isolé, on parle alors de pertes par effet Joule.

Les pertes fer d'un transformateur comprennent deux aspects. Le premier est la perte par hystérésis. Lorsque le courant alternatif traverse le transformateur, la direction et la taille des lignes de champ magnétique traversant la tôle d'acier au silicium varient. Ce phénomène provoque le frottement des molécules à l'intérieur de la tôle, libérant ainsi de l'énergie thermique et entraînant une perte d'énergie électrique : c'est ce qu'on appelle la perte par hystérésis. Le second aspect est la perte par courants de Foucault. En fonctionnement, une ligne de champ magnétique traverse le noyau de fer, induisant un courant dans le plan perpendiculaire à cette ligne. Ce courant, formant une boucle fermée et circulant en tourbillon, est appelé courant de Foucault. L'existence de ces courants de Foucault provoque l'échauffement du noyau de fer et une consommation d'énergie : c'est ce qu'on appelle la perte par courants de Foucault.

Le rendement d'un transformateur est étroitement lié à sa puissance. En général, plus la puissance est élevée, plus les pertes et la puissance de sortie sont faibles, et plus le rendement est important. Inversement, plus la puissance est faible, plus le rendement est faible.