Comprendre les bobines primaires et secondaires des transformateurs : Structure et fonction

Les bobines primaire et secondaire sont deux composants fondamentaux d'un transformateur, permettant la transmission et la transformation de l'énergie électrique par le principe de l'induction électromagnétique. La bobine primaire reçoit un courant à haute tension de la source d'entrée et génère un champ magnétique variable, tandis que la bobine secondaire, influencée par ce champ magnétique, produit une tension de sortie correspondante. Leur interaction permet au transformateur d'effectuer la conversion de tension, facilitant ainsi une transmission et une distribution efficaces de l'énergie.

Position et structure

Dans un transformateur, les deux bobines sont généralement enroulées autour d'un noyau d'acier commun pour assurer un couplage magnétique efficace par induction électromagnétique. La bobine primaire est connectée du côté de l'entrée, et la bobine secondaire du côté de la sortie. Elles sont isolées électriquement l'une de l'autre par des matériaux isolants et la structure du noyau, empêchant ainsi le flux direct du courant.

• Bobine primaire : Située du côté haute tension, la bobine primaire se compose de nombreux tours de conducteur isolé enroulé sur un côté du noyau d'acier. Elle reçoit le courant d'entrée et génère un champ magnétique variable dans le temps dans le noyau.

• Bobine secondaire : Positionnée du côté basse tension, la bobine secondaire a moins de tours de conducteur isolé enroulé sur l'autre côté du noyau. Elle capte le flux magnétique variable et délivre la tension transformée (augmentée ou réduite) à la sortie.

Principe de la transformation de tension

La transformation de tension dans un transformateur est régie par la loi de l'induction électromagnétique de Faraday et la loi de Lenz.

• Bobine primaire : Lorsqu'un courant alternatif traverse la bobine primaire, il produit un champ magnétique continuellement variable dans le noyau d'acier. Ce flux variable est essentiel pour induire une tension dans la bobine secondaire.

• Bobine secondaire : Le flux magnétique variable provenant de la bobine primaire induit une force électromotrice (FEM) dans la bobine secondaire selon la loi de Faraday. Cette FEM induite entraîne un courant à travers la charge connectée à la sortie, délivrant ainsi l'énergie électrique transformée.

Rapport de spires et rapport de transformation de tension

Le rapport de transformation de tension est directement déterminé par le rapport de spires entre les bobines primaire et secondaire. Selon la théorie de l'induction électromagnétique, la FEM induite dans chaque bobine est proportionnelle à son nombre de spires.

• Dans un transformateur élévateur, la bobine secondaire a plus de spires que la bobine primaire, ce qui entraîne une tension de sortie plus élevée.

• Dans un transformateur abaisseur, la bobine secondaire a moins de spires que la bobine primaire, ce qui donne lieu à une tension de sortie plus faible.

Le rapport de spires est précisément conçu pour répondre à des exigences spécifiques de conversion de tension. Ainsi, la relation entre le nombre de spires et le rapport de tension est fondamentale pour le fonctionnement du transformateur, définissant sa performance et son application.