Comment fonctionne un transformateur?

Principe de fonctionnement du transformateur

Un transformateur est un dispositif électrique qui fonctionne sur le principe de l'induction électromagnétique pour transférer l'énergie électrique d'un circuit à un autre. Il permet d'ajuster les niveaux de tension dans un système à courant alternatif (CA), en augmentant (élevage) ou en diminuant (abaissement) la tension tout en maintenant la même fréquence.

Principe de fonctionnement :

Composants de base
Un transformateur est composé de deux bobines, appelées enroulements—l'"enroulement primaire" connecté à la source d'alimentation CA, et l'"enroulement secondaire" connecté à la charge. Ces enroulements sont enroulés autour d'un noyau généralement fabriqué à partir d'un matériau magnétique (comme le fer). Le noyau sert à concentrer et guider le champ magnétique généré par le courant circulant dans l'enroulement primaire.

Principe de l'induction électromagnétique
Lorsqu'un courant CA circule dans l'enroulement primaire, il produit un champ magnétique en constante évolution. Selon la loi de Faraday sur l'induction électromagnétique, ce champ magnétique changeant induit une tension (force électromotrice, ou FEM) dans l'enroulement secondaire, même si les deux enroulements ne sont pas connectés électriquement.

Transformation de la tension
La tension induite dans l'enroulement secondaire dépend du rapport de spires—le rapport entre le nombre de spires de l'enroulement secondaire et celui de l'enroulement primaire. Si le secondaire a plus de spires que le primaire, la tension est élevée ; si elle a moins de spires, la tension est abaissée.

Transformation du courant
En raison de la conservation de la puissance, il existe une relation inverse entre la tension et le courant. Lorsque la tension est élevée, le courant diminue, et lorsque la tension est abaissée, le courant augmente, maintenant ainsi l'équilibre de la puissance.

Connexion de la charge
La charge (tels que des appareils ou des machines) est connectée à l'enroulement secondaire, qui fournit la tension transformée pour alimenter la charge.

Isolation et séparation galvanique
Les transformateurs fournissent une isolation électrique et une séparation galvanique entre les circuits primaire et secondaire. Cela signifie qu'il n'y a pas de connexion électrique directe entre les enroulements, améliorant la sécurité et empêchant le flux de courant indésirable entre les circuits.

En résumé, les transformateurs fonctionnent par induction électromagnétique, où un champ magnétique changeant de l'enroulement primaire induit une tension dans l'enroulement secondaire. En modifiant le nombre de spires des enroulements, les transformateurs peuvent augmenter ou diminuer la tension tout en maintenant l'équilibre de la puissance entre les circuits primaire et secondaire. Les transformateurs sont des composants essentiels dans les systèmes de distribution et de transmission de l'électricité, permettant une livraison efficace et sûre de l'électricité.