Transformateurs toriques

Transformateurs toriques
Avant propos :
Par construction, le transformateur torique ILP est proche de la définition théorique idéale.
De ce fait, les performances sont excellentes : dimensions et poids réduits (près de la moitié
d'un transformateur conventionnel), bruit et champ de fuites magnétiques très faibles.
Ces excellentes caractéristiques font de ce type de transformateur le composant idéal pour les
alimentations et équipements compacts. Les techniques de production permettent aujourd'hui
de réaliser ces transformateurs toriques à des prix équivalents, voire meilleurs, que les
transformateurs conventionnels.
Technologie et performances :
Le noyau est un ruban spiralé de tôle au silicium à grains orientés. Il n'y a pas d'entrefer, pas
de tôles libres pour produire du ronflement.
Les pertes fer sont très faibles (valeur typique 1,1 W/kg) : le courant magnétisant et donc
l'échauffement sont réduits.
La densité de flux est plus élevée parce que le flux magnétique est orienté dans la
direction de la tôle spiralée à grains orientés, d'où une considérable réduction du poids et du
volume du noyau.
Tous les enroulements sont répartis de façon symétrique sur la totalité du noyau, les
longueurs de fil en sont plus courtes.
Une meilleure densité de courant dans les enroulements est permise, car ils utilisent la
totalité du noyau comme surface d'échange thermique.
L'économie de matériaux participe à la compétitivité du produit.

Construction et sécurité :
Chaque transformateur subit un test d'isolement primaire/secondaire à 4 000 V AC. Cet
isolement est réalisé par une triple couche d'un ruban polyester et les chemins de fuite aux
points de sorties sont conformes à la CEI 65.
L'isolement des secondaires est supérieur à 500 V AC.
Toutes les tensions sont définies à pleine charge. Le taux de régulation permet de calculer
les tensions à vide. La tolérance de bobinage est de ± 5 % conformément aux normes BS 3535
et CEE 15.
L'accroissement de température à pleine charge en régime permanent peut atteindre 65°
au-dessus de l'ambiante, la température du transformateur ne devant pas dépasser 105°
(maximum admissible par les isolants PVC).
Sur les transformateurs standards, les enroulements secondaires symétriques peuvent
être connectés en série ou en parallèle, en vue de doubler la tension ou le courant suivant le cas.
Les sorties ont une longueur de 20 cm isolées PVC, dénudées sur 1 cm environ.
Montage :
Le transformateur, isolé entre deux rondelles de Néoprène, est fixé directement au châssis
par une seule vis centrale s'appuyant sur une coupelle en acier. On veillera à ne pas relier les
deux extrémités de la vis centrale au châssis pour éviter un court-circuit magnétique. Tous les
accessoires sont livrés avec le transformateur.
Protection :
Le courant d'appel à la mise sous tension est normalement plus élevé qu'avec les
transformateurs conventionnels. Il est donc recommandé de monter un fusible secteur. Ce

fusible sera un modèle « temporisé » ou « thermique ».
Transformateurs - Redressement - Filtrage
Avant propos :
Plus de 90% des alimentations en électronique utilisent des transformateurs. Nous allons
donner quelques notions très simples ainsi que deux astuces pour que vous puissiez vous
débrouiller avec un transformateur ne portant pas d'indications ou étant de provenance
douteuse.
Nous allons raisonner tout au long de cet article avec un transformateur abaisseur tel que :
220 V/xV avec x inférieur à 220 V.
La formule de Boucherot, en physique, nous donne la valeur de la tension d'un
enroulement
U = 4,44 . Bmax . N . S . F
avec :
F : fréquence du réseau
S : section du circuit magnétique du transformateur
N : nombre de spires de l'enroulement considéré
Bmax : valeur maxi de l'induction, mais comme F, S et Bmax sont constantes pour un même
transformateur, on aura alors :
Ul = K . n1 et U2=K . n2
avec K = 4,44 . Bmax . S . F
On en déduit que le nombre de spires sera proportionnel à la tension. C'est pourquoi dans
un transformateur abaisseur, le primaire comporte plus de spires que le secondaire.
Certaines personne, a priori, pensent que l'enroulement comportant le conducteur de la
plus forte section est le primaire. Ce qui amène parfois à des expériences fâcheuses pour les
fusibles et le transformateur.
En effet, pour le transformateur, on a la relation suivante :
S = Ul . Il - U2.12.
Ayant U1 > 12, on en déduit que le courant secondaire sera plus important qu'au primaire.
Sachant de plus que la section d'un conducteur électrique est proportionnelle à l'intensité qui
le traverse, ceci explique pourquoi la section la plus importante est celle du conducteur de
l'enroulement secondaire.

Repérage :
Nous allons maintenant vous donner deux astuces permettant de repérer le primaire du
secondaire.
Avec un ohmmètre :
Ce qui a été dit précédemment sur le nombre de spires ne pourra vous servir si les
enroulements ne sont pas visibles ou accessibles. Cependant, sachant, d'après ce qui a été vu,
que le primaire comporte plus de spires et a une section de conducteur plus faible, il aura donc
une résistance plus élevée.
On peut donner, pour avoir un ordre d'idée, l'exemple d'un transformateur 220 V/24 V - 25
VA, avec une résistance relevée à l'ohmmètre de 97 Ώ au primaire et 1,4 Ώ pour le secondaire.
Avec une ampoule :
Il faut réaliser le schéma ci dessous en fil volant en isolant obligatoirement toutes les parties
conductrices, car celles-ci sont évidemment reliées au réseau.
On n'oubliera pas non plus que l'on a du 220 V au bout des pointes de touches ! On utilisera
une ampoule de 60 à 80 W. En sondant chacun des enroulements, on pourra faire les
déductions suivantes :
si le transformateur ronfle et que la lampé est éteinte : l'enroulement sondé est le
primaire;
si le transformateur ne ronfle pas il n'y a pas contact électrique entre les deux points ;
si l'ampoule s'allume fortement, l'enroulement sondé est un enroulement basse tension
;
si l'ampoule s'allume à moitié, l'enroulement sondé est un enroulement 110 V.
Choix du transformateur :
Il sera effectué en fonction de trois critères principaux :
La tension au primaire : elle devra être égale à celle du réseau électrique sur lequel on se
connecte (220 V dans la plus grande partie de la France).
La tension disponible en sortie, au secondaire : comme nous le verrons plus loin, le
filtrage et la régulation s'effectuent en relation avec la tension maximale, c'est-à-dire la tension
de crête.
Dans les deux cas de redresseurs qui seront étudiés tout de suite après, on aura :
Le courant absorbé par le montage : en faisant une approximation, on aura : I = S/V.
On s'arrangera pour ne pas travailler à la limite en prenant S un peu supérieur.
Redressement :

Contrairement aux électrotechniciens, on utilise principalement deux types de montages
redresseurs.
Le montage va et vient ou parallèle (P2) :
Il a l'avantage de n'utiliser que deux diodes. On doit cependant disposer d'un transformateur
à point milieu, mais il est plus efficace pour les redressements de faibles tensions (chute de
tension des diodes moins importantes).
Chacun des diodes conduisant une alternance sur deux, elles supportent en tension inverse :
Le montage en pont de Graetz ou parallèle double (PD2) :
C'est de loin le plus utilisé. Il comporte quatre diodes, mais permet de travailler avec un
transformateur comprenant un seul enroulement secondaire. De plus, on trouve dans le
commerce, facilement et pour pas cher, des ponts moulés tout faits.
Sur chaque alternance, les diodes conduiront cette fois-ci par deux, en diagonale. Elles
supporteront en tension inverse :
Choix du redresseur :
Il dépendra de deux critères :
La tension inverse appliquée aux diodes, fonction du type de montage et de la tension
délivrée par le transformateur.
Le courant traversant la diode, dépendant principalement de la charge appliquée en
aval.
Filtrage :
Comme on peut le voir sur l'oscillogramme 2 de la figure ci-dessus, la tension en sortie d'un
montage redresseur n'est pas continue. On a en fait un signal de fréquence 100 Hz ayant la
seule particularité d'être toujours positif ou nul (100 fois par seconde). Les circuits intégrés et