Avant de discuter d'un transformateur idéal, discutons le transformateur . Un transformateur est un appareil électrique fixe, utilisé pour transférer le énergie électrique entre deux circuits tout en maintenant une fréquence stable et en augmentant / diminuant également le courant ou la tension. Le principe de fonctionnement d'un transformateur est « Loi de Faraday d'induction ». Lorsque le courant dans l'enroulement principal est modifié, le flux magnétique sera modifié, de sorte qu'une CEM induite peut se produire dans la bobine secondaire. Un transformateur pratique comprend certaines pertes comme les pertes de noyau et les pertes de cuivre. La perte de cuivre peut être définie comme, les enroulements de transformateur qui comprennent une résistance ainsi qu'une réactance pour provoquer une perte sont appelés une perte de cuivre. La perte de noyau dans le transformateur se produit lorsque le transformateur est sous tension, la perte de noyau ne change pas avec la charge. Ces pertes sont causées par deux facteurs comme le tourbillon et l'hystérésis. En raison de ces pertes, la puissance de sortie du transformateur est inférieure à la puissance d'entrée.
Qu'est-ce qu'un transformateur idéal?
Définition: Un transformateur qui n'a pas de pertes comme le cuivre et le noyau est connu comme un transformateur idéal. Dans ce transformateur, la puissance de sortie est équivalente à la puissance d'entrée. L'efficacité de ce transformateur est de 100%, ce qui signifie qu'il n'y a pas de perte de puissance à l'intérieur du transformateur.
idéal-transformateur
Principe de fonctionnement du transformateur idéal
Un transformateur idéal fonctionne selon deux principes, comme lorsqu'un courant électrique génère un magnétique un champ magnétique et un champ magnétique variable dans une bobine induisent une tension aux extrémités de la bobine. Lorsque le courant est modifié dans la bobine primaire, le flux magnétique se développe. Ainsi, un champ magnétique variable peut induire une tension dans la bobine secondaire.
Lorsque le courant traverse la bobine primaire, il crée un champ magnétique. Les deux enroulements sont enveloppés dans la région d'un noyau magnétique très élevé comme le fer, de sorte que le flux magnétique passe à travers les deux enroulements. Une fois qu'une charge est connectée à la bobine secondaire, la tension et le courant seront dans la direction indiquée.
Propriétés
Le propriétés d'un transformateur idéal inclure les éléments suivants.
- Les deux enroulements de ce transformateur ont une faible résistance.
- En raison de la résistance, des courants de Foucault et de l'hystérésis, il n'y a pas de pertes dans le transformateur.
- L'efficacité de ce transformateur est de 100%
- Le flux total généré dans le transformateur a restreint le noyau et se connecte aux enroulements. Par conséquent, sa fuite de flux et d'inductance est nulle.
Le noyau a une perméabilité illimitée, de sorte qu'une force magnétomotrice négligeable est nécessaire pour organiser le flux dans le noyau.
Un modèle de transformateur idéal est illustré ci-dessous. Ce transformateur est idéal dans trois conditions lorsqu'il n'a pas de flux de fuite, pas de résistance des enroulements et pas de perte de fer dans le noyau. Les propriétés des transformateurs pratiques et idéaux ne sont pas similaires.
Equations de transformateur idéales
Les propriétés dont nous avons discuté ci-dessus ne sont pas applicables au transformateur pratique. Dans un transformateur de type idéal, la puissance o / p est égale à la puissance i / p. Ainsi, il n'y a pas de perte de puissance.
E2 * I2 * CosΦ = E1 * I1 * CosΦ sinon E2 * I2 = E1 * I1
E2 / E1 = I2 / I1
Ainsi, l'équation du taux de conversion est présentée ci-dessous.
V2 / V1 = E2 / E1 = N2 / N1 = I1 / I2 = K
Les courants du primaire et du secondaire sont inversement proportionnels à leurs torsions respectives.
Diagramme de phase du transformateur idéal
Le diagramme de phase de ce transformateur sans charge est illustré ci-dessous. Lorsque le transformateur est à l'état sans charge, le courant dans la bobine secondaire peut être nul, c'est-à-dire I2 = 0
Dans la figure ci-dessus,
«V1» est la tension d’alimentation principale
«E1» est induit e.m.f
«I1» est le courant principal
«Ø» est un flux mutuel
V2 ’est la tension o / p secondaire.
«E2» est la valeur e.m.f. induite secondaire.
Lorsque les enroulements du transformateur ont une impédance nulle, la tension induite dans le enroulement «E1» est équivalent à la tension appliquée «V1». Mais la loi de Lenz stipule que l’enroulement principal E1 est équivalent et inversé à la tension primaire «V1». Le courant principal qui tire l’alimentation peut être suffisant pour générer un flux alternatif «Ø» à l’intérieur du noyau. Donc, ce courant est également connu sous le nom de courant magnétisant car il magnétise le noyau et organise le flux à l'intérieur du noyau.
Par conséquent, le courant principal et le flux alternatif sont tous deux dans la phase égale. Le courant principal est en retard par rapport à la tension d'alimentation de 90 degrés. Puisque les e.m.f induites dans deux enroulements sont induites avec le flux mutuel similaire «Ø». Ainsi, les deux enroulements sont dans une direction similaire.
Lorsque l'enroulement secondaire du transformateur a une impédance nulle, la tension e.m.f induite dans l'enroulement et la tension secondaire o / p sera la même en amplitude et en direction.
Avantages
Les avantages du transformateur idéal sont les suivants.
- Il n'y a pas de pertes comme l'hystérésis, le tourbillon et le cuivre.
- Les rapports de tension et de courant sont parfaitement basés sur les torsions de la bobine.
- Il n'y a pas de fuite de flux
- Cela ne dépend pas de la fréquence
- Linéarité parfaite
- Pas d'inductance et de capacité parasites
Ainsi, un idéal transformateur est un transformateur imaginaire, pas un transformateur pratique. Ce transformateur est principalement utilisé à des fins éducatives. Voici une question pour vous, quelles sont les applications d'un transformateur idéal?
