Régulation de la tension d'un transformateur

Définition et importance de la régulation de tension
Définition

La régulation de tension est définie comme la variation de l'amplitude entre les tensions aux bornes d'entrée et de sortie d'un transformateur. Ce paramètre quantifie la capacité du transformateur à maintenir une tension de sortie stable sous des conditions de charge variables.

Lorsqu'un transformateur fonctionne avec une tension d'alimentation constante, sa tension aux bornes fluctue en réponse aux variations de charge et au facteur de puissance de la charge.

Représentation mathématique

La régulation de tension est exprimée mathématiquement par :

Notations mathématiques

Où :

• E2 : Tension aux bornes secondaires en condition sans charge

• V2 : Tension aux bornes secondaires en condition de pleine charge

Régulation de tension en tenant compte de la tension primaire

Lorsque l'on prend en compte la tension aux bornes primaires, la régulation de tension du transformateur est exprimée par :

Illustration de la régulation de tension avec un exemple

Considérons le scénario suivant pour comprendre la régulation de tension :

Condition sans charge

Lorsque les bornes secondaires du transformateur sont ouvertes (aucune charge connectée), seul le courant sans charge circule dans l'enroulement primaire. Avec un courant nul dans le secondaire, les chutes de tension sur les composants résistifs et réactifs secondaires sont éliminées. La chute de tension côté primaire est également négligeable dans cette condition.

Condition de pleine charge

Lorsque le transformateur est entièrement chargé (charge connectée aux bornes secondaires), des chutes de tension se produisent sur les enroulements primaire et secondaire en raison du courant de charge. Pour une performance optimale du transformateur, la valeur de la régulation de tension doit être minimisée, car une régulation plus faible indique une meilleure stabilité de la tension sous des charges variables.

Analyse du diagramme de circuit et conclusions

Sur la base du diagramme de circuit ci-dessus, les observations suivantes peuvent être faites :

• La tension primaire du transformateur est toujours supérieure à l'EMF induite primaire : V1 > E1.

• La tension aux bornes secondaires sans charge est toujours supérieure à la tension en pleine charge : E2 > V2.

Équations dérivées du diagramme de circuit

Les équations suivantes sont établies en analysant la configuration du circuit :

L'expression approximative de la tension secondaire sans charge pour les différents types de charge est

1. Pour une charge inductive

2. Pour une charge capacitive

De cette manière, nous définissons la régulation de tension du transformateur.