Le principe de fonctionnement de l’autotransformateur et de sa construction est similaire à celui des transformateurs classiques à deux enroulements. Cependant, il diffère de la manière dont le primaire et le secondaire sont interdépendants.
Dans un transformateur à deux enroulements, le primaire et le secondaire ne sont reliés magnétiquement que par un noyau commun mais sont complètement isolés l’un de l’autre. Mais dans le cas d’un transformateur automatique, les enroulements sont connectés électriquement et magnétiquement.
Il se compose d’un seul enroulement enroulé sur un noyau magnétique stratifié, avec un contact mobile rotatif. Le même transformateur automatique peut être utilisé comme transformateur abaisseur ou élévateur.
Le schéma de circuit d’un transformateur automatique est illustré sur la figure. Lorsque l’alimentation CA monophasée est connectée entre les bornes A et D et que la sortie est prise des bornes C et E, ce transformateur automatique fonctionnera comme un transformateur abaisseur.
Parce que le nombre de spires en enroulement entre la borne A et D (i.e. enroulement primaire) est plus que le nombre de spires dans l’enroulement entre la borne C et E (c’est-à-dire l’enroulement secondaire).
D’autre part, lorsque l’alimentation CA monophasée est connectée entre les bornes B et D et que la sortie est prise des bornes C et E, le même transformateur automatique fonctionnera comme un transformateur élévateur.
Parce que le nombre de spires en enroulement entre la borne B et D (c’est-à-dire l’enroulement primaire) est inférieur au nombre de spires en enroulement entre la borne C et E (c’est-à-dire l’enroulement secondaire). Nous pouvons faire de petites variations de tension de sortie en prenant la sortie de différents rubans du transformateur automatique.
Le courant dans la section d’enroulement d’un transformateur automatique, qui est commun aux deux enroulements (CD), est minimum (I1-I2). Par conséquent, la section transversale de ce fil d’enroulement est minimale.
Énergie transformée électriquement dans un Autotransformateur
Dans un autotransformateur, l’énergie est transformée en charge par deux moyens, électriquement et magnétiquement (ou inductivement). On peut prouver que
puissance transformée inductivement = puissance d’entrée (1-K)
et la puissance transformée électriquement = K × puissance d’entrée
Économie de cuivre dans un Autotransformateur
Il est évident que le poids de cuivre requis dans un autotransformateur sera inférieur à celui d’un transformateur ordinaire à deux enroulements. Il peut être prouvé mathématiquement que le poids de cuivre requis dans un autotransformateur (Wa) sera:
Wa =(1-K) × Wo
Saving Saving = Wo-Wa
= Wo−(1-K) Wo = KWo
Saving Saving = K × Wo
Où Wa = poids de Cu dans l’autotransformateur,
Wo = poids de Cu est un transformateur ordinaire,
K = rapport de transformation.
Il est clair que la sauvegarde augmentera à mesure que K approchera de l’unité.
Avantages / Inconvénients / Applications du transformateur automatique
Avantages d’un transformateur automatique
- Une tension variable en continu peut être obtenue.
- Il nécessite moins de cuivre et est plus efficace qu’un transformateur à deux enroulements de même puissance.
Inconvénients d’un transformateur automatique
Si l’enroulement (CE) se brise (en circuit ouvert), l’action du transformateur est perdue et une tension primaire complète apparaît sur la sortie. Cela peut être nocif pour la charge lorsque nous utilisons un transformateur automatique comme transformateur abaisseur. C’est pourquoi un transformateur automatique n’est utilisé que pour effectuer de petites variations de tension de sortie tout en étant utilisé comme transformateur abaisseur.
Un autre inconvénient majeur d’un autotransformateur est que le secondaire n’est pas isolé électriquement de son primaire. Lorsque nous l’utilisons comme transformateur abaisseur, le secondaire peut provoquer un choc électrique sévère, même s’il produit une très faible tension (disons 25 V). Parce qu’il n’est pas isolé électriquement du secteur (c’est-à-dire connecté au secteur).
Pour comprendre ces concepts plus clairement, supposons que nous souhaitions obtenir une alimentation 30 CA du secteur 220 V. Nous pouvons obtenir une alimentation en courant alternatif de 30 V en utilisant un transformateur abaisseur de 220/30 V ou un autotransformateur de 220/30 V.
Mais cette dernière option est généralement évitée car:
- L’économie en cuivre sera très faible.
- En cas de panne, 220 V apparaîtront sur les bornes secondaires et détruiront les appareils connectés au secondaire.
- Lorsque notre système fonctionne correctement, c’est-à-dire qu’il fournit une alimentation en 30 V, même dans ce cas, quiconque touche la borne secondaire du transformateur (30 V) peut avoir un choc électrique sévère dans certaines situations car il n’est pas isolé du secteur.
Alors que lorsque nous utilisons un transformateur abaisseur, nous pouvons facilement toucher la borne secondaire du transformateur de fonctionnement car son niveau de tension est très faible (30 V) et ses primaire et secondaire sont complètement isolés électriquement l’un de l’autre. Autrement dit, il n’y a pas de connexion électrique entre le primaire et le secondaire. La puissance est transférée d’un circuit au deuxième circuit uniquement par flux magnétique.
Applications d’un transformateur automatique
Les transformateurs automatiques sont utilisés
- comme démarreurs de moteurs à induction et de moteurs synchrones appelés démarreurs de transformateurs automatiques.
- en laboratoire pour obtenir une tension variable en continu.
- dans les stabilisateurs de tension comme transformateurs de régulation.
- comme transformateur d’appoint pour augmenter la tension dans les alimentateurs CA.
Merci d’avoir lu sur le principe de fonctionnement de l’autotransformateur.
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