Le transformateur - mines2010-28

Le transformateur
Fonctionnement :
Le transformateur permet de modifier la tension et le courant dans un circuit, grâce à lui,
l’énergie électrique peut être transportée à grande distance de façon économique et distribué
dans les usines et les maisons.
Sont principe de fonctionnement : une bobine à noyau d’air est alimentée par une source de
tension. Le courant magnétisant produit un flux total qui est dispersé autour de l’enroulement.
Si l’on approche de ce montage une deuxième bobine, une partie du flux est capté ou accroché
par les spires de cette deuxième bobine et une faible tension est induite à ses bornes.
L’ensemble de ces deux bobines constitue un transformateur.
La bobine raccordé à la source est appelé primaire et l’autre est appelée enroulement
secondaire. Il existe une tension seulement entre les bornes 1-2 du primaire et les bornes 3-4
du secondaire. Il n’existe aucune tension entre une borne du primaire et du secondaire il
s’ensuit que le secondaire est isolé électriquement du primaire.
Si les bobines sont éloigné l’une de l’autre, le flux mutuel est faible par rapport au flux total
on dit alors que le couplage entre les bobines est faible. Il est possible d’obtenir un meilleur
couplage et une tension plus grande en rapprochant les deux enroulements. Cependant, même
si l’on colle le secondaire contre le primaire le flux mutuel demeure faible par rapport au flux
total. Lorsque le couplage est faible, la tension est petite. On peut l’améliorer de beaucoup en
bobinant le secondaire par-dessus le primaire (comme réaliser lors du laboratoire). Le flux de
fuite n’est plus qu’une petite fraction du flux total, ce qui augmente la valeur de la tension
induite.
Réf : livre électrotechnique quatrième édition de Théodore Wildi et Gilbert Sybille
Voici la photo du transformateur réalisé lors du laboratoire :
Enroulement primaire : 6 épaisseurs de fils
Enroulement secondaire : 3 épaisseurs de fils
Le transformateur peut-il fonctionner en courant continu :
Le transformateur ne peut pas fonctionner en courant continu. La raison est que si on alimente
le transformateur en courant continu il ne pourrait pas y avoir d’induction magnétique, mais il
y aurait tout de même un champ magnétique soutenu. Pour bien comprendre ce phénomène ;
si on alimente le transformateur en courant continu de 0 à 12 volt et qu’on place des limailles
de fer à proximité, on observerait que les limailles s’alignerait et ne bougerait plus par la suite
donc on a un champ magnétique en continu mais sans induction. Si on alimente le
transformateur en courant alternatif on pourrait observer les limailles bouger sans arrêt
suivant le sens du courant (nord, sud) car il y aurait de l’induction magnétique car en courant
alternatif le va et viens des électrons provoque l’induction magnétique.
Le rapport du nombre de tour a-t-il un lien avec les résultats obtenus :
Oui tout à fait, lorsque l'enroulement du secondaire comporte un nombre de spires élevé la
tension secondaire est élevé et inversement faible lorsqu'il ne possède que peu de spires. Si
l'on connecte une charge électrique (une résistance par exemple) à l'enroulement secondaire,
on constate une chute de la résistance de l'enroulement primaire. La puissance qu'il consomme
correspond, grosso modo, à la puissance consommée par la résistance du secondaire. II s'agit
là déjà de " l'effet de transformation ". La raison de cet effet est l'induction magnétique
Voici les données prise lors du laboratoire :
Avec un enroulement de 6 tours au primaire on a :
0.6 Volt avec la vis
0.06 Volt sans la vis
Avec un enroulement de 3 tours on a :
1.63 Volt avec la vis
0.2 Volt sans la vis
Réf : données obtenue d’une autre équipe (car notre expérimentation n’a pas fonctionnée du
au fait que notre soudure fut mal réalisé).
Malgré le fait que notre transformateur n’a pas fonctionné et que j’ai prit les données d’une
autre équipe je peux constater que les donnés concordent plus ou moins. Selon la théorie
normalement avec une source d’alimentation de 12 volts en courant alternatif sur ma bobine
primaire contenant 6 tours, nous devrions obtenir un voltage de 6 volts sur l’enroulement
secondaire de 3 tours.
Si nous inversons les rôles du primaire et du secondaire, si mon enroulement primaire devient
celle qu’il y a 3 tours avec ma source de courant 12 volts sur mon secondaire qui a maintenant
6 tours je devrais avoir 24 volts.
Lorsque le transformateur comporte un noyau ferromagnétique cela l’améliore sous 2 aspects.
Le fer accroît la résistance électrique de l'enroulement bobiné par rapport à la tension
alternative appliquée à cette dernière. Dans le cas d'une bobine à air le courant augmente, à
l'application d'une tension, de façon beaucoup plus rapide qu'avec une bobine à noyau de fer ;
cette dernière présente donc une résistance beaucoup plus élevée à une variation de courant
qu'une bobine à air.
Est-ce que notre transformateur peut être considéré comme performant :
Suite aux observations lors du laboratoire, et les recherches réalisées sur le sujet, le
transformateur ne peut pas être considéré comme performant car il surchauffe. Le courant qui
circule dans l’enroulement dégage de la chaleur qui doit être limité pour ne pas endommager
la structure du transformateur. Pour que notre transformateur fonctionne nous aurions pus
augmenter la valeur de l’impédance (résistance à une fréquence donné). Donc pour se faire
nous aurions pu augmenter le nombre de tour de bobinage se qui crée une résistance et
diminue la chaleur dans le bobinage du transformateur. Nous aurions pu aussi augmenter la
masse du noyau (la vis).