Qu’est-ce qu’un transformateur monophasé ?
Un transformateur monophasé est un transformateur dont l’enroulement primaire ou secondaire est monophasé.
Il est principalement utilisé pour convertir le courant alternatif monophasé. Un transformateur monophasé se compose d’un enroulement d’entrée et d’un ou plusieurs enroulements de sortie. Les transformateurs monophasés ont une construction relativement simple.
Leur conception simple, composée d’un enroulement primaire et d’un enroulement secondaire, les rend faciles à fabriquer et à entretenir. Par conséquent, ils sont disponibles à un coût relativement faible.
De plus, ils sont généralement petits et compacts. Ils conviennent donc aux endroits où l’espace est restreint et aux équipements mobiles. Comme ils sont plus légers que les transformateurs triphasés, ils sont plus faciles à manipuler et à installer.
Utilisations des transformateurs monophasés
Les transformateurs monophasés sont principalement utilisés dans les installations commerciales et industrielles et sont largement utilisés pour la distribution et le contrôle de l’énergie. Leur principale fonction est de convertir l’énergie des tensions les plus élevées pour la transmission en tensions de travail plus basses.
Les lignes de transport et de distribution des réseaux électriques distribuent l’énergie à des tensions élevées de 6,6 kV AC et plus. En effet, une tension plus élevée est moins susceptible de provoquer des chutes de tension et d’autres pertes, ce qui est plus pratique pour les sociétés de transport et de distribution. Toutefois, la plupart des appareils ménagers courants sont alimentés par du 100 V CA ou du 200 V CA et ne peuvent pas être utilisés à ces tensions.
La tension est donc réduite au moyen d’un transformateur monophasé ou d’un dispositif similaire. Les réseaux de transport et de distribution d’électricité sont généralement distribués sous la forme d’une alimentation triphasée afin de réduire au minimum la quantité de fil de cuivre nécessaire ; l’une des trois phases peut être utilisée et l’électricité distribuée sur une base monophasée.
Des transformateurs monophasés sont également parfois utilisés dans les véhicules ferroviaires. Ils convertissent le courant alternatif à haute tension et sont utilisés comme source d’énergie pour l’éclairage et la climatisation dans les trains, les métros et les tramways.
Principe des transformateurs monophasés
Le principe des transformateurs monophasés repose sur les lois de l’induction électromagnétique. Un transformateur monophasé est constitué d’un circuit magnétique composé d’un enroulement primaire et d’un enroulement secondaire. Une tension d’entrée est fournie à l’enroulement primaire et une tension de sortie est prélevée sur l’enroulement secondaire.
La tension alternative appliquée à l’enroulement primaire génère un champ magnétique dû au courant circulant dans l’enroulement secondaire du transformateur. Le champ magnétique généré est transmis aux enroulements secondaires par l’intermédiaire du noyau de fer (circuit magnétique). Le noyau de fer agit comme un chemin de flux et minimise les fuites de flux.
L’enroulement secondaire produit une tension induite par le champ magnétique de l’enroulement primaire. En fonction du nombre de tours de l’enroulement secondaire, une tension de sortie différente de la tension d’entrée est produite. La tension de sortie peut également être ajustée en modifiant la position de prise de l’enroulement.
Le rapport de transformation est déterminé par le rapport entre le nombre de tours de l’enroulement primaire et le nombre de tours de l’enroulement secondaire. Le rapport de transformation est exprimé comme le rapport entre la tension de sortie et la tension d’entrée : un transformateur abaisseur avec plus de tours d’enroulement secondaire est un transformateur abaisseur, tandis qu’un transformateur élévateur avec plus de tours d’enroulement primaire est un transformateur élévateur.
Types de transformateurs monophasés
Les transformateurs monophasés sont globalement classés en deux types de construction, appelés transformateurs monophasés à double enroulement et transformateurs monophasés à simple enroulement.
1. Transformateurs monophasés à double enroulement
Un transformateur monophasé à double enroulement est un transformateur dans lequel les enroulements primaires et secondaires sont physiquement isolés en tant qu’enroulements séparés. L’enroulement primaire est alimenté par la tension d’entrée et la tension de sortie est fournie par l’enroulement secondaire. Les enroulements primaire et secondaire sont isolés par un matériau isolant et un noyau de fer pour maintenir l’isolation.
2. Transformateurs monophasés à enroulement unique
Les transformateurs monophasés à enroulement unique sont des transformateurs dans lesquels un seul enroulement est utilisé à la fois du côté de l’entrée et de la sortie. Les enroulements primaire et secondaire sont les mêmes, car les tensions d’entrée et de sortie sont partagées. Ils peuvent être conçus pour être plus compacts et plus légers que les transformateurs monophasés à double enroulement, mais ils peuvent ne pas convenir lorsque l’isolation est nécessaire.
Les transformateurs monophasés à enroulement unique sont généralement moins chers en termes de matériaux et de coûts de fabrication que les transformateurs monophasés à double enroulement, ce qui fait que les transformateurs monophasés à enroulement unique conviennent lorsque les coûts doivent être réduits.
Des conceptions compactes sont possibles, ce qui les rend appropriés lorsque l’espace est restreint, par exemple au-dessus des ponts roulants, et pour les produits portables. Toutefois, en raison des propriétés d’isolation des transformateurs monophasés à double enroulement, les transformateurs monophasés à double enroulement sont actuellement largement utilisés.
Comment choisir un transformateur monophasé ?
Lors de la sélection d’un transformateur monophasé, il convient de tenir compte des caractéristiques de tension, de capacité et de charge.
1. Tension
Vérifier la tension d’entrée et de sortie requise. Les transformateurs sont utilisés pour convertir la tension d’entrée en tension de sortie, vous devez donc choisir un transformateur qui répond à vos exigences.
2. La capacité
La capacité de puissance requise doit également être prise en compte lors du choix d’un transformateur. La capacité de puissance indique la quantité maximale de puissance qu’un transformateur peut fournir et doit être choisie de manière à ce qu’il puisse fournir une puissance suffisante pour la charge.
3. Caractéristiques de la charge
Les caractéristiques des charges à raccorder doivent également être prises en compte. En fonction du type de charge et des conditions de fonctionnement, il convient de choisir un transformateur approprié. Lors du raccordement de charges telles que des moteurs, il est important de sélectionner la capacité appropriée du transformateur en tenant compte des caractéristiques de la charge au démarrage.