Comment fonctionne un transformateur
Un transformateur comporte deux bobines enroulées autour d’un même noyau de fer. Le courant alternatif dans la bobine primaire crée un champ magnétique variable dans le noyau, qui induit une tension dans la bobine secondaire. Les deux côtés ne sont pas reliés électriquement : le couplage est uniquement magnétique.
Le rapport de transformation
La tension de chaque côté est proportionnelle à son nombre de spires :
Us ÷ Up = Ns ÷ Np
Avec moins de spires au secondaire, le transformateur abaisse la tension ; avec plus de spires, il l’élève. La puissance se conservant aux pertes près, le courant varie en sens inverse :
Ip ≈ Us × Is ÷ (Up × rendement)
Exemple
Un transformateur de 1 150 spires au primaire et 60 au secondaire, branché sur le 230 V, alimente une charge de 2 A avec un rendement de 95 % :
| Résultat | Valeur |
|---|---|
| Tension au secondaire | 12,00 V |
| Rapport de transformation | 19,17, abaisseur |
| Puissance fournie | 24 VA |
| Courant au primaire | 0,110 A |
| Pertes en chaleur | 1,26 W |
| Spires par volt | 5,00 |
Puissance nominale et pertes
Les transformateurs sont caractérisés par leur puissance apparente en VA ou kVA plutôt qu’en watts, car leur échauffement dépend du courant, quel que soit le facteur de puissance de la charge. Prévoyez une marge : une charge de 24 VA sera bien servie par un transformateur de 30 VA ou plus.
Les pertes viennent :
- de l’effet Joule dans les enroulements (pertes cuivre), qui croît comme le carré du courant ;
- de l’aimantation du noyau (pertes fer), présentes même à vide.
Les petits transformateurs ont un rendement de 80 à 95 % environ, les gros transformateurs de réseau dépassent 98 %.
Où trouve-t-on des transformateurs ?
- Sur le réseau électrique : RTE transporte l’électricité sous 400 000 V pour limiter les pertes, puis des postes de transformation abaissent la tension jusqu’au 230 V des logements.
- Sonnettes, thermostats, éclairage basse tension : 12 ou 24 V à partir de petits transformateurs.
- Transformateurs d’isolement 1:1 et transformateurs de sécurité (TBTS) : ils séparent l’appareil du réseau, par exemple pour les prises rasoir de salle de bains.
Conseils
- Un transformateur ne fonctionne qu’en alternatif. Les chargeurs actuels sont des alimentations à découpage qui contiennent un petit transformateur haute fréquence.
- À vide, la tension au secondaire d’un petit transformateur dépasse souvent un peu sa valeur nominale, puis baisse en pleine charge.
- Les interventions sur le 230 V sont dangereuses : faites appel à un électricien qualifié.