cours sur le transformateur

Le transformateur

En savoir plus :
Le transformateur, l’induction mutuelle,généralités  
Le transformateur haute fréquence
Tout sur les alimentations








- Salut Nicolas, tu es revenu, je vois donc que cela t'intéresse....  As-tu un peu potassé ce que je t'ai dit...

Bien sûr, j'ai appris sur les transistors, les NPN et PNP qu'ils étaient faits de silicium. Sur les opérateurs logiques AND-OR- NOR-XOR , les résistances et les condensateurs.... Tout ceci est encore un peu flou, mais je ne désespère pas, j'aime ça.

- HÉ  dis moi Jacky quels montages as-tu fais.

- OH, tu sais, j'en ai fait pas mal en trente ans, que ce soit en  Audio ou en H-F cela dépendait de ce dont j'avais besoin et de ce que l'on me demandait de faire... Beaucoup d'appareils n'existaient pas à l'époque et il était plaisant de les inventer.
 - Un exemple entre autres des antivols voitures par liaison H-F, en cas d'intrusion, il n'y avait pas de sirène qui se mettait en route, mais j'étais prévenu chez moi qu'il y avait intrusion dans la voiture.

Tu peux  me faire voir les appareils que tu as faits ?

- Il me reste quelques appareils qui m'ont servi il y a longtemps et qui fonctionnent toujours, car, vois-tu, ce que je fais est calculé pour que cela fonctionne longtemps.
- Je vais te montrer un appareil qui m'a servi durant une dizaine d'années..
Cet appareil  filtre les appels téléphoniques.... Ne pouvait  m'appeler que les gens ayant un code que je leur communiquais. Sans  ce code pas de sonnerie. Donc je n'étais plus importuné par des appels intempestifs où indésirables.

Electronique debutant        Electronique 3D



- Je te montre la face avant et l'intérieur, tu peux constater que le travail est soigné, tu vois également qu'il n'y a que deux transistors,  ce ne sont que des  circuits intégrés qui assurent la logique, (ce sont  des compteurs décimaux et des portes logiques NAND - AND et OR)
J'ai  calculé le schéma électronique, réalisé le dessin du circuit imprimé, et la fabrication du dis circuit imprimé.


Ce que tu fais dure longtemps..... POURQUOI  ?

Le transformateur


Et bien vois-tu, je crois que les constructeurs calculent les composants au plus juste  par exemple si un  transformateur doit débiter 3 ampères, ils en mettent un plus faible qui a du mal à débiter cette intensité.... - Exemple 150 VA au lieu d'un 200 VA ce qui fait que  le  transfo fonctionne à l'extrême  limite de ses possibilités et cela le fait chauffer beaucoup, ils ont tendance à faire cela pour  tous les composants. Je suppose que c'est pour faire un maximum de profits.
- Un transformateur doit rester tiède et non brûlant comme il arrive souvent... Idem pour les résistances et transistors, sauf cas particuliers, exemple les transistors de puissance, mais ils  doivent rester bien en dessous des limites formulées dans les Datasheet des constructeurs.

- Vois-tu quand il faut un transfo de 160 VA, j'en mets un de 200 VA ce qui fait qu'il travaille bien en dessous de ses possibilités ainsi, il ne chauffe pas. J'applique ce principe  à tous les composants... Cela coûte plus cher certes, mais je gagne en qualité et en longévité...

- Pour les transformateurs, tu parles de VA.... C'est quoi des VA ?

- Les VA (Voltampères) expriment la puissance du transformateur, ce sont les Volts multipliés par les Ampères. Par exemple, un transfo de 22 Volts 10 Ampères fait  22 Volts 220 VA.

Donc si je vois un transformateur de 15 V 330 VA c'est qu'il peut débiter 330/15= 22 Ampères

- C'est cela même...

Houai... Bien beau, tout cela, mais je ne pourrai  jamais faire des montages comme toi...

- Si si, tu pourras.... Il suffit d'apprendre... Avoir l'esprit créatif et être soigneux.. Et souviens toi, calcules les valeurs des composants pour qu'ils restent toujours dans leur domaine de sécurité..




Bon, je te montre quand même l'allure d'un transformateur d'alimentation. C'est simple comme tu vas le voir.

Figure 1 Figure 2

- Voici les deux principaux transformateurs que tu vas rencontrer.
Fig 1: Le transformateur de châssis ou transformateur à étriers..
Fig 2: Le transformateur Torique.

- Le transformateur a pour but de transformer une tension alternative (le primaire), en une tension alternative de même fréquence (le secondaire). Si la tension secondaire est inférieure au primaire, on à affaire à un transformateur abaisseur de tension. Dans le cas contraire où la tension secondaire est plus élevée que le primaire, nous avons affaire à un transformateur élévateur de tension.

- Les fils sont enroulés autour d'un noyau en métal ferromagnétique, c'est un métal qui s'aimante très facilement sous l'action d'un champ magnétique. Mais dès que le champ magnétique s'arrête, il redevient à son état normal. Pour augmenter le pouvoir ferromagnétique, le noyau du transformateur de châssis est constitué d'un empilage de fines lamelles de métal.
La dimension du noyau est fonction de la puissance du transformateur, plus il est puissant plus la tôle est épaisse.

Figure 3


 

- Comment cela fonctionne-t'il ?

-  Et bien lorsqu'un  courant alternatif parcourt le primaire, il produit  un champ magnétique par induction. Ce champ est capté par le secondaire qui restitue un courant de même fréquence que le primaire. La tension est égale au rapport du nombre de spires des deux enroulements.
- Tu saisis maintenant pourquoi le noyau métallique du transformateur est construit pour limiter au maximum les pertes d'induction. Ces pertes sont appelées coefficient de couplage.
- Tu remarques aussi que ces enroulements n'ont aucun lien entre eux, cela s'appelle l'isolement galvanique du transformateur.

- Comme dit plus haut le rapport de transformation est égal au rapport entre le nombre de spires primaire et secondaire.
- Exemple :
- Soit un primaire de 1000 spires, un secondaire de 52 spires, et une tension au primaire de 230 Volts. La tension au secondaire sera égale à  230 / (1000/52) = 11,96 Volts.
- Pour ce qui est du courant transmis par induction, il est égal au même rapport (19). Ceci en négligeant les pertes. Donc pour 5 Ampères consommés au secondaire, l'intensité au primaire sera 5/19= 0,260 Ampère.

- La figure 3 montre le transformateur le plus simple, un enroulement primaire, un enroulement secondaire. Il peut y avoir également plusieurs secondaires. Ceux-ci peuvent être câblés en série ou en parallèle. Ceci permet d'augmenter la tension ou la puissance.

- Les cas les plus courants :


Fig 1: Un primaire, Un secondaire
Fig 2: Un primaire avec deux entrées (par exemple lorsqu'il doit travailler en 110 V ou 230 Volts).
Fig 3: Un secondaire à point milieu. Par exemple un 2X15 volts, on a 30 Volts entre A et C
Fig 4: Deux enroulements secondaires. Avec ce transformateur, on peut obtenir différentes tensions et différentes intensités, selon que l'on les câble en série ou en parallèle.
Soit un transformateur de 2 x 15 Volts 220 VA. Tension entre A et B  = 15 V - 110 VA.  Idem pour C et D
Si l'on relie B et C, on obtient le transformateur Fig 3. C'est-à-dire 30 Volts entre A et D - 220 VA  B et C pouvant servir de point milieu.
Si l'on désire 15 Volts sur 220 VA (14,6 Ampères) il faut afin que les secondaires soient en phase, on relie donc  A à C et B à D la sortie se fait entre A et D par exemple. Fig 5

Figure 5


 A savoir :
- Un transformateur ne fonctionne qu'en alternatif, pas avec une tension continue.
- La tension indiquée sur le transformateur est la tension obtenue lorsque celui est en charge, c'est-à-dire qu'il débite son courant maximum. À vide (secondaire en l'air) la tension de sortie est supérieure d'environ 15%. Il faut parfois en tenir compte, (par exemple, un ampli BF à circuit intégré où une tension maximale est à respecter).
- Plusieurs façons de reconnaître les enroulements primaires et secondaires si le marquage est parti (transfo de récupération).
1- À la vue- Le fil de l'enroulement le plus fin est le primaire (celui que l'on relie au 230 Volts), par déduction le plus gros est le secondaire.
2- À l'aide d'un Ohmmètre, on mesure la résistance des enroulements. L'enroulement présentant la résistance la plus faible est le secondaire.
3- Si l'on a perdu ses lunettes ainsi que l'ohmmètre, ce n'est pas de chance, mais la cause n'est point perdue pour autant, une pile 4,5 Volts peut suffire (4,5 Volts pas plus), mais dans ce cas, il faut être deux...
Tu demandes à l'assistant de mettre ses deux doigts sur un enroulement au hasard (en cas de réticence, prends un air nonchalant et expliques que ce n'est que du 4,5 volts). Lorsque ses doigts sont posés, raccorder la pile sur l'autre enroulement par à-coups. A ce stade, si l'assistant garde le sourire, c'est qu'il a ses doigts sur le secondaire, s'il retire ses doigts vite fait en râlant, c'est qu'il touche le primaire. (voir le rapport de transformation plus haut). Ne jamais prendre sa belle-mère pour ce test, la fille risquant de râler plus fort (effet papillon)...

- Un transformateur chauffe peu. Si, il devient brûlant, c'est qu'il est employé à la limite de sa capacité de puissance. Si, il chauffe à vide, c'est qu'il est de mauvaise qualité.
- Il ne ronfle pas non plus (manquerait plus que cela). Bourdonnement dû au 50 Hz réseau.
- Par contre, il rayonne le 50 Hertz du secteur, surtout les transformateurs à étriers. Cela devient gênant dans les chaînes Hi fi. C'est mieux de prendre un transformateur torique. Lire ceci.

- Lorsque le marquage est parti, dur de savoir quelle est la puissance d'un transformateur de récupération. Pour les transformateurs à étriers, une des manières de calculer approximativement cette puissance.


- Tu mesures la largeur(L) et la longueur(H) du noyau, ensuite tu appliques la formule ((L*H)²/13500)*0,83, ou 13500 est une constante, 0,83 est le rendement moyen en % de la tôle du transformateur.

Exemple: L = 20mm, H = 40 mm. Sa surface est donc de L*H = 800 mm². Tu élèves ce chiffre au carré 800*800 = 640000. Tu le divises par 13500 = 47,4 et ce résultat tu le multiplies par 0,83 = 39 VA. ((20*40)²/13500)*0,83= 39VA.
Donc, si la tension au secondaire est de 12 Volts, tu peux espérer en tirer 3,25 Ampères.


- Dernier et ultime conseil...

- Ne jamais brancher du 230 Volts au secondaire, même le jour du 14 juillet. (Devinez pourquoi, en cas de doute, fait le faire par votre voisin et chez lui




Le transformateur torique :




- Le transformateur torique est de loin le meilleur, (mais aussi le un peu plus cher). Plus léger que le transformateur à étrier, il a l'avantage de rayonner très peu (50 Hertz du secteur). Il est donc avantageux point de vue qualité de l'employer dans les chaines Hi-Fi, surtout dans les préamplificateurs B-F. Si pour ce genre d'appareil l'on place un transformateur à étriers, il est souhaitable de l'isoler des circuits imprimés par une tôle reliée à la masse, et de l'éloigner au maximum de ceux-ci. Voir ICI sur la façon de construire un pré-ampli audio.

- Ce transformateur est constitué d'un noyau de tôle au silicium spiralé. Les enroulements primaires et secondaires sont répartis sur la totalité du noyau. Chaque transformateur subit un test d'isolement. Le primaire/secondaire est isolé à 4000 Volts AC. L'isolement des secondaires est de 500 Volts AC. Les tensions sont données à pleine charge, (tensions nominales) les tensions à vide sont donc supérieures, (comme les transformateurs standards), compter environ 10-15 % en plus pour la tension à vide..
Employé en pleine charge durant un certain temps le transformateur va chauffer et c'est normal, la température peut atteindre 60 degrés sans danger. Cette température ne doit pas dépasser les 100 degrés environ, température maximale supportée par les isolants.
Le transformateur torique est vendu avec deux coupelles et visse plus écrous de fixation, il faut que les écrous soit isolés du châssis pour éviter un court circuit magnétique.
- À la mise sous tension, le courant d'appel est important, prévoir donc un fusible temporisé.

Voici un site de fabricant de ce genre de transformateur, quelques renseignements utiles y sont donnés.


Nicolas si tu veux en savoir plus, prends du Paracétamol Codéine et vas ICI (PDF 18K)

- Ce sera tout pour aujourd'hui...

- Salut Nico


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