transformateur - mines2010-20

Introduction :
Dans le cadre du cours de dépannage électrique, nous avons eu à fabriquer un transformateur.
Pour se faire, nous avons enroulé une première fois 6 épaisseurs de fil autour d’un stylo sur une
longueur d’environ deux pouces. Nous avons ensuite enroulé 3 autres épaisseurs de fils pardessus les 6 premières. Nous avons ensuite connecté les extrémités du premier enroulement à
une source de courant de 12V, pour mesurer la tension à la sortie de l'extrémité des fils de l'autre
enroulement. Nous avons pris cette mesure une première fois de cette façon et une deuxième
fois en inversant les connexions. Le rapport suivant contient plusieurs informations en ce qui
concerne les transformateurs ainsi que les résultats obtenus suite à l’expérience.
Fonctionnement d’un transformateur :
Un transformateur électrique est un convertisseur permettant de modifier les valeurs de tension
et d'intensité du courant provenant d’une source d'énergie électrique alternative. Il transforme
les tensions et l’intensité du courant en leur donnant des valeurs différentes, mais conserve la
même fréquence et la même forme. Un transformateur comprend deux parties essentielles :
L’enroulement :
L’enroulement est généralement fait de cuivre, puisqu’il s’agit d’un matériau de choix pour des
applications électriques. Les fils électriques de chaque tour sont isolés les uns des autres afin
que le courant circuler dans chaque tour. En gros, il s’agit simplement d’une bobine de fil
enroulé autour d’un noyau (métallique), surmontée d’une deuxième bobine enroulée pardessus la première.
Le circuit magnétique :
Le circuit magnétique d'un transformateur est soumis à un champ magnétique variable
au cours du temps. Il a généralement une forme feuilletée pour réduire les pertes par
courants de Foucault, qui dépendent de l'amplitude du signal et de sa fréquence. Pour
les transformateurs les plus courants, les tôles empilées ont la forme de E et de I,
permettant ainsi de glisser une bobine à l'intérieur des fenêtres du circuit magnétique
ainsi constitué.
Durant l’expérience effectuée en classe, nous avons constaté que lorsque le courant
passe d’abord dans la bobine qui a le moins de tours, le courant qui était de 12 volt au
départ est devenu de 1 volt sans le noyau de fer (la vis) et de 2 volt avec le noyau de fer.
A l’inverse, lorsque le courant partait de la bobine avec le plus grand nombre de tour,
nous avions 0,15 volt sans le noyau de fer et 0,30 volt avec. On peut en conclure que si
les deux bobines avaient le même nombre de tours, le courant serait stabilisé et les
valeurs seraient les mêmes.
Transformateur vs courant continu :
Un transformateur ne peut pas fonctionner avec un courant continu, parce qu’il fait varié
l’oscillation du courant. Or, un courant continu est un courant électrique unidirectionnel : le
courant circule continuellement dans le même sens, le déplacement des électrons se fait
toujours dans le même sens. Il est toujours de la même intensité et de la même tension. Si on
transforme cette caractéristique, il faut utiliser un oscillateur et le courant deviendra alors du
courant alternatif. Donc, c’est impossible qu’un transformateur fonctionne en recevant un
courant continu.
Nombre de tours vs résultats :
Le nombre de tours influence incontestablement la nature des résultats. Plus on enroule de fil
autour du noyau, plus le champ magnétique est puissant, comme fonctionne un solénoïde. Si on
considère les valeurs que nous avons obtenus, le courant était deux fois plus élevé si on
branchait les fils de la petite bobine, et deux fois plus faible si on branchait les fils de la grosse
bobine. Le rapport de notre enroulement était de 1:2, ce qui explique pourquoi le courant était
deux fois plus élevé ou deux fois plus faible. Nous avons cependant branché les fils à une source
de 12 volt, pour finalement retrouver 1 ou 2 volt à la fin, selon si on avait mis le noyau de fer ou
non. Ce fait est explicable car nous avions une perte de courant dans notre circuit, en plus que
notre enroulement était fait sur un stylo de plastique, qui a probablement absorbé de l’énergie
et de la chaleur.
Performance du transformateur :
Notre transformateur n’était pas très performant. Nous avons subit une grande perte de
courant, en introduisant 12 volt et en récupérant seulement 2 volt, maximum, à la fin. On peut
conclure à une perte de courant, puisque le montage devenait très chaud après quelques
secondes. Par ailleurs, les fils n’étaient pas isolés les uns des autres, ce qui signifie une autre
perte de courant. Finalement, le stylo de plastique fondait lorsque le transformateur restait trop
longtemps sous tension, ce qui revient encore a un dégagement de chaleur et donc, à une perte
de courant.
Conclusion :
Bien que notre transformateur nous ait offert une piètre performance, l’expérience et les
recherches qui ont suivi ont permis de comprendre le fonctionnement des transformateurs.
Ceux-ci fonctionnent en utilisant la force du champ magnétique et transforment le courant
alternatif en fonction du nombre de tours que contiennent leurs deux bobines. Ahhhh, les
transformateurs sont fascinants !!