Comment fonctionne un transformateur de tension
Un transformateur de tension est utilisé pour convertir une tension alternative d'une grandeur en une tension alternative d'une autre grandeur. Le transformateur de tension fonctionne grâce au phénomène d'induction électromagnétique : le flux magnétique variant dans le temps génère une FEM dans la bobine (ou les bobines) qu'il traverse.
L'enroulement primaire du transformateur est connecté par ses bornes à une source de tension alternative, et aux bornes de l'enroulement secondaire est connectée une charge qui doit être alimentée par une tension inférieure ou supérieure à la tension de la source à partir de laquelle ce transformateur est nourri.
Merci d'avoir participé noyau (circuit magnétique), le flux magnétique créé par l'enroulement primaire du transformateur n'est dispersé nulle part, mais est principalement concentré dans le volume délimité par le noyau. Courant alternatifagissant dans l'enroulement primaire magnétise le noyau dans une direction ou dans la direction opposée, tandis que la variation du flux magnétique ne se produit pas par à-coups, mais de manière harmonique, sinusoïdal (si nous parlons d'un transformateur de réseau).
On peut dire que le fer du noyau augmente l'inductance de l'enroulement primaire, c'est-à-dire augmente sa capacité à créer un flux magnétique lorsque le courant passe et améliore la propriété d'empêcher le courant d'augmenter lorsqu'une tension est appliquée au bornes du bobinage. Par conséquent, au ralenti (en mode sans charge), le transformateur ne consomme que des milliampères, bien que la tension changeante agisse sur l'enroulement.
L'enroulement secondaire est le côté réception du transformateur. Il reçoit le flux magnétique changeant généré par le courant dans l'enroulement primaire et l'envoie à travers le circuit magnétique à travers ses spires. Le flux magnétique, variant à une certaine vitesse, pénétrant dans les spires de l'enroulement secondaire, selon la loi de l'induction électromagnétique induit une certaine CEM à chacun de ses tours. Ces champs électromagnétiques induits sont ajoutés à chaque instant tour à tour, formant la tension de l'enroulement secondaire (tension de circuit ouvert du transformateur).
Il sera opportun de noter que plus le flux magnétique change rapidement dans le noyau, plus la tension induite à chaque tour de l'enroulement secondaire du transformateur est élevée. Et puisque les enroulements primaire et secondaire sont imprégnés du même flux magnétique (créé par le courant alternatif de l'enroulement primaire), la tension par tour des enroulements primaire et secondaire est la même, en fonction de l'amplitude du flux magnétique et son taux de variation.
Si vous creusez plus profondément, le flux magnétique changeant dans le noyau crée un champ électrique dans l'espace qui l'entoure, dont l'intensité est d'autant plus grande que le taux de changement du flux magnétique est élevé et que la valeur de ce changement est le flux magnétique. Ce champ électrique de Foucault agit sur les électrons situés dans le conducteur de l'enroulement secondaire, les poussant dans une certaine direction, grâce à laquelle aux extrémités de l'enroulement secondaire, il est possible de mesurer tension.
Si une charge est connectée à l'enroulement secondaire du transformateur, un courant le traversera, ce qui signifie qu'un flux magnétique créé par ce courant dans l'enroulement secondaire apparaîtra dans le noyau.
Le flux magnétique généré par le courant de l'enroulement secondaire, c'est-à-dire le courant de charge, sera dirigé (cf. La règle de Lenz) contre le flux magnétique de l'enroulement primaire et induira donc une force contre-électromotrice dans l'enroulement primaire, ce qui conduira à une augmentation du courant dans l'enroulement primaire et, par conséquent, à une augmentation de la puissance consommée par un transformateur à partir du réseau.
L'apparition de l'inverse du flux magnétique primaire secondaire à l'intérieur du noyau, sous l'effet de la charge connectée, équivaut à une réduction de l'inductance de l'enroulement primaire. C'est pourquoi un transformateur en charge consomme beaucoup plus d'énergie électrique qu'à l'arrêt.