Les dispositifs statiques électromagnétiques sont utilisés pour créer et appliquer un champ magnétique. Il existe de nombreuses raisons pour lesquelles un transformateur est nécessaire dans les circuits électroniques, électriques et radio. Le dispositif est équipé d'enroulements inductifs qui sont mutuellement interconnectés sur un noyau magnétique. Le secteur contribue au champ alternatif, tandis que le transformateur utilise l'induction électromagnétique pour donner au courant une valeur constante sans changer de fréquence.
Contenu
Définition et objectif
Pour alimenter les instruments, des tensions de différentes caractéristiques sont nécessaires. Un transformateur est une construction permettant d'exploiter le fonctionnement inductif d'un champ magnétique. Les bobines de ruban ou de fil connectées par un courant commun diminuent ou augmentent la tension. Une télévision utilise 5V pour faire fonctionner les transistors et les puces, l'alimentation d'un kinescope nécessite plusieurs kilovolts lorsqu'on utilise un oscillateur en cascade.
Les enroulements isolés sont placés sur un noyau de matériau spontanément magnétisé avec une valeur de tension définie. Les unités plus anciennes utilisaient la fréquence du réseau existant, soit environ 60 Hz. Les circuits d'alimentation des appareils modernes utilisent des transformateurs d'impulsions à haute fréquence. La tension alternative est redressée et convertie au moyen d'un oscillateur en une valeur aux paramètres spécifiés.
La tension est stabilisée par une unité de contrôle à modulation de largeur d'impulsion. Les salves de haute fréquence sont transmises au transformateur, la sortie est stable. La masse et la lourdeur des anciens appareils sont remplacées par la légèreté et la petite taille. La performance linéaire de l'unité est proportionnelle à la puissance dans un rapport de 1:4, la fréquence du courant est augmentée pour réduire la taille de l'unité.
Les unités massives sont utilisées dans les circuits d'alimentation lorsqu'il est nécessaire de dissiper un minimum d'interférences à haute fréquence, par exemple pour fournir un son de haute qualité.
Conception et principe de fonctionnement
Le fabricant choisit les règles de base pour le fonctionnement de l'unité, mais cela n'affecte pas la fiabilité opérationnelle. Les concepts diffèrent dans le processus de fabrication. Le principe de fonctionnement du transformateur est basé sur deux dispositions :
- le mouvement changeant des porteurs de charge directionnels crée un champ de force magnétique alternatif ;
- L'effet sur le flux de force transmis par la bobine génère une force électromotrice et une induction.
L'appareil se compose des éléments suivants :
- Fil magnétique (noyau) ;
- bobine ou enroulement ;
- un support pour la disposition des bobines ;
- matériau isolant ;
- système de refroidissement ;
- d'autres éléments de fixation, d'accès, de protection.
Le fonctionnement d'un transformateur est basé sur le type de construction et la combinaison du noyau et des enroulements. Dans le type à noyau, le conducteur est enfermé dans les enroulements et est difficile à voir. Les bobines sont visibles, le haut et le bas du noyau sont visibles, et l'axe est vertical. Le matériau dans lequel la bobine est fabriquée doit bien conduire l'électricité.
Dans les produits de type blindé, le noyau cache la plupart des tours et est placé horizontalement ou à l'aplomb. La conception du transformateur toroïdal consiste à placer deux enroulements indépendants sur le noyau magnétique sans aucune connexion électrique entre eux.
Système magnétique
Fabriqué en acier allié pour transformateur, ferrite, permalloy, conservant la forme géométrique pour générer le champ magnétique de l'appareil. Le conducteur est construit à partir de plaques, de bandes, de fers à cheval et est fabriqué sur une presse. La partie sur laquelle est placé l'enroulement est appelée le joug. La culasse est l'élément sans bobine qui complète la fermeture du circuit.
Le fonctionnement d'un transformateur dépend de la disposition de la culasse, qui peut être
- plat - les axes de l'étrier et des noyaux sont dans le même plan ;
- spatiale - les éléments longitudinaux sont disposés sur différentes surfaces ;
- symétrique - des conducteurs de même forme, taille et construction sont disposés sur toutes les culasses de manière similaire aux autres ;
- asymétrique - les jambes de force individuelles ont une apparence et des dimensions différentes et sont placées dans des positions différentes.
Si l'on suppose que le courant continu circule dans l'enroulement, que l'on appelle l'enroulement primaire, le fil magnétique est ouvert. Dans d'autres cas, le noyau est fermé, il sert à fermer les lignes électriques.
Enroulements .
Ils sont constitués d'un ensemble de bobines disposées sur des conducteurs de section carrée. Cette forme est utilisée pour un fonctionnement efficace et pour augmenter le facteur de remplissage dans la fenêtre du noyau magnétique. Si une section de noyau plus importante est nécessaire, elle est réalisée sous forme de deux éléments parallèles afin de réduire l'apparition de courants de Foucault. Chacun de ces conducteurs est appelé un noyau.
Le noyau est enveloppé dans du papier et recouvert d'un vernis émaillé. Parfois, deux fils disposés en parallèle sont enveloppés dans un isolant commun, un ensemble appelé câble. Les enroulements sont différenciés en fonction de leur utilisation :
- principal - ils sont alimentés en courant alternatif, le courant électrique transformé en sort ;
- les enroulements de contrôle - ils ont des coudes pour transformer la tension à faible courant ;
- auxiliaires - ils servent à alimenter leur réseau avec une puissance inférieure à celle du transformateur et à magnétiser le circuit en courant continu.
Méthodes d'emballage :
- Enroulement en ligne - les tours sont faits dans la direction de l'axe sur toute la longueur du conducteur, les tours suivants sont enroulés serrés, sans espace ;
- enroulement hélicoïdal - enroulement multicouche avec des espaces entre les anneaux ou un chevauchement des éléments adjacents ;
- enroulement du disque - la rangée de spirales est enroulée en série, l'enroulement se fait radialement dans la direction intérieure et extérieure d'un cercle ;
- la bobine de feuille est fabriquée à partir de larges feuilles d'aluminium et de cuivre d'une épaisseur comprise entre 0,1 et 2 mm.
Symboles
Il existe des signes spéciaux pour faciliter la lecture du schéma du transformateur. Le noyau est dessiné avec une ligne épaisse, le numéro 1 indique l'enroulement primaire et les enroulements secondaires sont indiqués par les numéros 2 et 3.
Dans certains diagrammes, la ligne centrale a une épaisseur similaire à celle du dessin en demi-cercle. La désignation du matériau du noyau est différente :
- Le noyau magnétique en ferrite est dessiné avec une ligne épaisse ;
- Le noyau d'acier avec l'entrefer magnétique est dessiné avec une ligne fine avec une rupture au milieu ;
- l'axe du diélectrique magnétisé est marqué par une fine ligne pointillée ;
- La tige de cuivre est dessinée comme une ligne étroite avec une notation du matériau selon la table de Mendeleïev.
Les points en gras sont utilisés pour mettre en évidence la sortie de la bobine, la désignation de l'induction instantanée est la même. Utilisé pour indiquer les unités intermédiaires dans les oscillateurs en cascade pour indiquer l'inversion de phase. Des points sont placés s'il est nécessaire de définir la polarité lors de l'assemblage et le sens de l'arrangement du bobinage. Le nombre de tours de l'enroulement primaire est défini de manière conventionnelle, et le nombre de demi-cercles n'est pas réglementé ; la proportionnalité est là, mais elle n'est pas strictement respectée.
Les principales caractéristiques sont les suivantes
Le fonctionnement au ralenti s'applique lorsque le secondaire du transformateur est ouvert, et qu'il n'y a pas de tension dans le secondaire. Le courant traverse le primaire et une magnétisation réactive se produit. En fonctionnement à vide, le rendement, le rapport de transformation et les pertes dans le noyau sont déterminés.
Le fonctionnement en charge consiste à connecter l'alimentation au circuit primaire, où circule la somme des courants de fonctionnement et de repos. La charge est connectée au secondaire du transformateur. Ce mode est courant.
La phase de court-circuit se produit si la résistance de la bobine secondaire est la seule charge. Dans ce mode, les pertes thermiques de la bobine dans le circuit sont déterminées. Les paramètres des transformateurs sont pris en compte dans le système de substitution de l'instrumentation par le biais du réglage de la résistance.
Le rapport entre la puissance d'entrée et la puissance de sortie détermine le rendement du transformateur.
Applications
Les appareils ménagers ont un contact de mise à la terre via le conducteur neutre. Un circuit de phase et de neutre touché simultanément par un consommateur provoque un défaut de boucle et des blessures corporelles. Le raccordement via un transformateur de séparation permet d'assurer la sécurité des personnes, l'enroulement secondaire n'ayant aucun contact avec la terre.
Les unités pulsées sont utilisées pour transmettre des chocs rectangulaires et transformer des signaux courts sur la charge. La sortie change la polarité et l'amplitude du courant, mais la tension reste inchangée.
L'équipement de mesure en courant continu est un amplificateur magnétique. La modification de la tension alternative est facilitée par le mouvement directionnel des électrons de petite puissance. Un redresseur fournit une énergie constante et dépend des valeurs de l'électricité entrante.
Les unités de puissance sont largement utilisées dans les générateurs de petit courant, les générateurs de puissance et les générateurs de courant moyen dans les moteurs diesel. Les transformateurs sont montés en série avec la charge, l'appareil est relié à la source par l'enroulement primaire, le circuit secondaire fournit l'énergie transformée. La valeur du courant de sortie est directement proportionnelle à la charge. Un équipement à 3 tiges magnétiques est utilisé si le générateur est triphasé.
Les unités d'inversion ont des transistors de même conductivité et n'amplifient qu'une partie du signal à la sortie. Pour une conversion totale de la tension, une impulsion est appliquée aux deux transistors.
Les équipements d'adaptation sont utilisés pour se connecter à des appareils électroniques à haute résistance à l'entrée et à la sortie d'une charge à faible débit de puissance. Ces unités sont utiles dans les lignes à haute fréquence où une différence de magnitude entraîne une perte de puissance.
Types de transformateurs
Les courants nominaux primaires et secondaires déterminent la classification des transformateurs. Dans les types courants, la valeur se situe dans la fourchette de 1 à 5 A.
Une unité de séparation ne fournit aucune connexion entre les deux bobines. L'équipement assure une isolation galvanique, c'est-à-dire la transmission de l'impulsion sans contact. Sans elle, le courant circulant entre les circuits est limité uniquement par la résistance, qui n'est pas prise en compte en raison de sa faible valeur.
Le transformateur d'adaptation permet de faire correspondre différentes valeurs de résistance afin de minimiser la distorsion de la forme d'impulsion à la sortie. Il est utilisé pour assurer une isolation galvanique.
Avant de découvrir ce que sont les transformateurs de lignes électriques, il faut savoir qu'ils sont disponibles pour les réseaux de forte puissance. Les appareils à courant alternatif modifient les valeurs énergétiques dans les installations réceptrices et travaillent dans des endroits où la capacité et le taux de variation de l'électricité sont élevés.
Un transformateur rotatif ne doit pas être confondu avec un équipement rotatif - une machine permettant de convertir l'angle de rotation en tension de circuit, dont l'efficacité dépend de la vitesse de rotation. L'appareil transmet une impulsion électrique aux pièces mobiles de la machine, comme la tête d'un magnétoscope. Un double noyau avec des enroulements séparés, dont l'un tourne autour de l'autre.
L'unité remplie d'huile utilise une huile de transformateur spéciale pour refroidir les bobines. Ils ont un circuit magnétique fermé. Contrairement aux types aéroportés, ils peuvent interagir avec les réseaux à haute puissance.
Transformateurs de soudage pour optimiser le fonctionnement des équipements, réduire la tension et générer du courant haute fréquence. On y parvient en faisant varier l'inductance ou les caractéristiques à vide. La régulation par paliers est réalisée en disposant l'enroulement électrique sur les conducteurs.
