Un transformateur monophasé est un appareil électrique qui accepte alimentation CA monophasée et émet un courant alternatif monophasé. Ceci est utilisé dans la distribution d'énergie dans les zones non urbaines car la demande globale et les coûts impliqués sont inférieurs à ceux du transformateur de distribution triphasé. Ils sont utilisés comme transformateur abaisseur pour diminuer la tension domestique à une valeur appropriée sans changement de fréquence. Pour cette raison, il est couramment utilisé pour électronique de puissance appareils électroménagers dans les résidences. Cet article présente une vue d'ensemble d'un transformateur monophasé.
Qu'est-ce qu'un transformateur monophasé?
Définition: À transformateur est un appareil qui convertit l'énergie magnétique en énergie électrique. Il se compose de deux bobines électriques appelées enroulement primaire et enroulement secondaire. Le primaire enroulement d'un transformateur reçoit de l'énergie, tandis que l'enroulement secondaire fournit de l'énergie. Un circuit de fer magnétique appelé «noyau» est couramment utilisé pour enrouler ces bobines. Bien que ces deux bobines soient isolées électriquement, elles sont liées magnétiquement.
Un courant électrique lorsqu'il est passé à travers le primaire d'un transformateur, puis un champ magnétique est créé, qui induit une tension à travers le secondaire d'un transformateur. En fonction du type d'application, le transformateur monophasé est utilisé pour augmenter ou réduire la tension à la sortie. Ce transformateur est généralement un transformateur de puissance avec un rendement élevé et de faibles pertes. Le schéma du transformateur monophasé est illustré ci-dessous.
transformateur monophasé
Principe du transformateur monophasé
Le transformateur monophasé fonctionne sur le principe de Loi de Faraday sur l’induction électromagnétique . En règle générale, l'induction mutuelle entre les enroulements primaire et secondaire est responsable du fonctionnement du transformateur dans un transformateur électrique.
Fonctionnement du transformateur monophasé
Un transformateur est un appareil statique qui transfère l'énergie électrique d'un circuit à un autre circuit de même fréquence. Il se compose d'enroulements primaire et secondaire. Ce transformateur fonctionne sur le principe de l'inductance mutuelle.
Lorsque le primaire d'un transformateur est connecté à une alimentation CA, le courant circule dans la bobine et l'accumulation de champ magnétique. Cette condition est connue sous le nom d’inductance mutuelle et le flux de courant est conforme à la loi de Faraday sur l’induction électromagnétique. Lorsque le courant augmente de zéro à sa valeur maximale, le champ magnétique se renforce et est donné par dɸ / dt.
Cet électroaimant forme les lignes de force magnétiques et se dilate vers l'extérieur de la bobine formant un chemin de flux magnétique. Les spires des deux enroulements sont liées par ce flux magnétique. La force d'un champ magnétique généré dans le noyau dépend du nombre de tours dans l'enroulement et de la quantité de courant. Le flux magnétique et le courant sont directement proportionnels l'un à l'autre.
fonctionnement du transformateur monophasé
Source: Wikimedia
Lorsque les lignes magnétiques de flux circulent autour du noyau, il traverse l'enroulement secondaire, induisant une tension à travers lui. La loi de Faraday est utilisée pour déterminer la tension induite aux bornes de la bobine secondaire et elle est donnée par:
N. dɸ / dt
où,
«N» est le nombre de tours de bobine
La fréquence est la même dans les enroulements primaire et secondaire.
Ainsi, on peut dire que la tension induite est la même dans les deux enroulements car le même flux magnétique relie les deux bobines ensemble. De plus, la tension totale induite est directement proportionnelle au nombre de tours dans la bobine.
Supposons que les enroulements primaire et secondaire du transformateur aient chacun des spires uniques. En supposant qu'il n'y a pas de pertes, le courant traverse la bobine pour produire un flux magnétique et induire une tension d'un volt à travers le secondaire.
En raison de l'alimentation CA, le flux magnétique varie de manière sinusoïdale et il est donné par,
ɸ = ɸmaxSans ωt
La relation entre la force électromotrice induite, E dans les enroulements de bobine de N spires est donnée par,
E = N (d∅) / dt
E = N * ω * ɸmaxcosωtφ
Emax = Nωɸmax
Erms = Nω / √2 * ɸmax= 2π / √2 * f * N * ɸmax
Erms = 4,44 fNɸmax
Où,
«F» est la fréquence en Hertz, donnée par ω / 2π.
«N» est le nombre d’enroulements de bobine
«ɸ» est la quantité de flux dans Webers
L'équation ci-dessus est l'équation du transformateur EMF. Pour la force électromotrice d'un enroulement primaire d'un transformateur E, N sera le nombre de tours primaires (NP), tandis que pour la force électromotrice, E d'un enroulement secondaire d'un transformateur, le nombre de tours, N sera (NS).
Construction d'un transformateur monophasé
Un simple transformateur monophasé a chaque enroulement étant enroulé de manière cylindrique sur une branche de fer doux séparément pour fournir un circuit magnétique nécessaire, qui est communément appelé «noyau de transformateur». Il offre un chemin pour le flux du champ magnétique pour induire une tension entre deux enroulements.
Comme on le voit sur la figure ci-dessus, les deux enroulements ne sont pas suffisamment proches pour avoir un couplage magnétique efficace. Ainsi, la convergence et l'augmentation du circuit magnétique à proximité des bobines peuvent améliorer le couplage magnétique entre les enroulements primaire et secondaire. Des tôles d'acier minces doivent être utilisées pour éviter les pertes de puissance du noyau.
En fonction de la façon dont les enroulements sont enroulés autour du noyau laminé en acier central, la construction du transformateur est divisée en deux types
Transformateur de type noyau
Dans ce type de construction, seulement la moitié des enroulements sont enroulés de manière cylindrique autour de chaque jambe d'un transformateur pour améliorer le couplage magnétique comme le montre la figure ci-dessous. Ce type de construction garantit que les lignes magnétiques de force circulent simultanément à travers les deux enroulements. Le principal inconvénient du transformateur de type noyau est le flux de fuite qui se produit en raison du flux d'une petite proportion de lignes de force magnétiques à l'extérieur du noyau.
transformateur de type noyau
Transformateur de type coque
Dans ce type de construction de transformateur, les enroulements primaire et secondaire sont positionnés de manière cylindrique sur le membre central, ce qui donne deux fois la section transversale que les membres externes. Il y a deux chemins magnétiques fermés dans ce type de construction et le membre externe a le flux magnétique ɸ / 2 circulant. Le transformateur de type coque surmonte le flux de fuite, réduit les pertes de noyau et augmente l'efficacité.
type enveloppe de transformateur monophasé
Applications
Les applications d'un transformateur monophasé sont mentionnées ci-dessous.
- Pour réduire les signaux longue distance pour prendre en charge les appareils électroniques résidentiels et commerciaux légers
- Dans les téléviseurs pour la régulation de tension
- Pour augmenter la puissance des onduleurs domestiques
- Pour fournir de l'électricité aux zones non urbaines
- Pour isoler électriquement deux circuits car le primaire et le secondaire sont placés loin l'un de l'autre
FAQ
1). Que signifie une monophasée?
Un système ou circuit monophasé qui génère ou utilise une tension alternative unique
2). Les maisons utilisent-elles une alimentation monophasée?
Généralement, les maisons sont alimentées en monophasé
3). Sur quels principes fonctionne le transformateur monophasé?
Loi de Faraday d'induction électromagnétique et d'induction mutuelle
4). Quel est le «rapport de tours» du transformateur?
NP / NS = VP / VS = n = rapport de tours
5). Donner deux utilisations d'un transformateur monophasé
- Dans les téléviseurs pour la régulation de tension
- Pour augmenter la puissance des onduleurs domestiques
Ainsi, un transformateur monophasé convient aux appareils électriques plus légers. Il est moins coûteux et hautement préféré de fournir de l'électricité aux zones non urbaines. Cet article souligne le principe de fonctionnement du transformateur , construction et applications d'un transformateur monophasé. Le lecteur peut en apprendre davantage sur le transformateur monophasé à partir de cet article.
