L’autotransformateur est un transformateur à enroulement unique qui fonctionne sur le principe de la loi de Faraday sur l’induction électromagnétique. Principalement utilisé dans la gamme de basse tension, à des fins industrielles, commerciales et de laboratoire. Également connu sous le nom de variac, gradateur stat, etc. l’autotransformateur peut être monophasé et triphasé. Grâce au bobinage unique, les autotransformateurs ont moins de pertes, plus efficaces et robustes. En prenant le taraudage du côté secondaire, une large plage de tension peut être obtenue. Dans certaines applications, ils sont également connectés à des convertisseurs pour redresser la tension alternative de sortie.
Qu’est-ce que l’autotransformateur ?
Le principe de l’autotransformateur est le même que celui de deux transformateurs à enroulement. Cela fonctionne sur le principe de la Loi de Faraday sur l’induction électromagnétique, selon laquelle chaque fois qu’il y a un changement relatif du champ magnétique et des conducteurs, une CEM est induite dans les conducteurs. Considérons un transformateur à deux enroulements illustré ci-dessous
Transformateur
Lorsqu’une tension alternative est appliquée à l’enroulement primaire, elle induit une CEM dans l’enroulement primaire en raison de la nature alternative du champ magnétique créé en raison de l’alimentation en courant alternatif et des conducteurs statiques. Selon la loi de Faraday sur l’induction électromagnétique, il doit y avoir un déplacement relatif entre le champ et les conducteurs, et dans ce cas, le champ est alternatif et les conducteurs sont constants. Grâce à quoi une CEM est induite dans l’enroulement primaire du transformateur.
Les champs électromagnétiques induits dans l’enroulement primaire créent un flux alternatif dans l’enroulement primaire. Le flux relie l’enroulement secondaire du transformateur en passant par le noyau du transformateur. C’est ce qu’on appelle l’induction mutuelle. Une CEM est induite dans l’enroulement secondaire. Et sur la base du nombre de tours sur l’enroulement secondaire, la magnitude de la cem induite secondaire est calculée.
Principe de fonctionnement de l’autotransformateur
Considérons maintenant le schéma de circuit de l’autotransformateur illustré ci-dessous. Par rapport à deux transformateurs d’enroulement comme le montre la figure 1, l’autotransformateur a un seul enroulement. Lorsqu’une alimentation alternative est donnée au circuit primaire, en raison de la loi de Faraday de l’induction électromagnétique, une CEM est induite dans la partie primaire. Puisque le champ magnétique est de nature alternative et que les conducteurs sont stationnaires.
Autotransformateur
La cem induite dans le primaire produit un flux, appelé flux d’enroulement primaire. Ce flux relie l’enroulement secondaire et induit une CEM sur l’enroulement secondaire en raison de l’induction mutuelle. Par conséquent, les champs électromagnétiques sont transférés dans l’enroulement secondaire. Sur la base d’un certain nombre de tours du côté secondaire, l’amplitude de la cem induite est déterminée.
Autotransformateur Fonctionnant
L’équation emf de la emf induite est donnée comme suit
E = 4,44∅Nf
Ceci peut être généralisé à la fois pour les champs électromagnétiques de l’enroulement primaire et pour les champs électromagnétiques de l’enroulement secondaire. Si nous prenons le rapport, nous obtenons
E1 / E2 = N1 / N2 = k
On peut voir que l’amplitude de la cem induite est directement proportionnelle à un nombre de tours. Si un nombre de tours est plus important du côté secondaire, on parle d’autotransformateur élévateur. Si plusieurs tours sont inférieurs, on parle d’autotransformateur abaisseur. On observe également que, dans deux transformateurs d’enroulement, le flux relie l’enroulement secondaire à travers le coeur du transformateur. Il n’y a pas de lien électrique entre le primaire et le secondaire. Pour cette raison, le transformateur est appelé dispositif isolé électriquement mais couplé magnétiquement. Mais pour un autotransformateur, il existe une isolation électrique. Il n’y a qu’un seul enroulement. Pour cette raison, l’autotransformateur est appelé dispositif à couplage électrique et magnétique.
La nature emf induite comme indiqué ci-dessus est une emf induite statiquement. Si la source est alternative et que les conducteurs sont constants, dans ce cas, la cem induite par la nature est une cem induite statiquement. Si les conducteurs tournent et que le champ magnétique est constant dans ce cas, les champs électromagnétiques induits sont des champs électromagnétiques induits dynamiquement. Dans le transformateur et l’autotransformateur, la cem induite est une cem induite statiquement. Dans le cas des générateurs à courant continu, la cem induite est une cem induite dynamiquement. Pour les champs électromagnétiques induits statiquement, la direction des courants est donnée par la loi de Lenz. Dans le cas d’emf dynamique, il est donné par la règle de la Main droite de Fleming. Par conséquent, dans l’autotransformateur, la direction de la cem induite est donnée par la loi de Lenz.
Également dans deux transformateurs à enroulement, l’énergie du primaire au secondaire est induite par induction, mais alors que dans l’autotransformateur, l’énergie est transférée à la fois par induction et par conduction. Il est à noter que, pour l’induction des champs électromagnétiques du côté primaire, selon la Loi de Faraday sur l’induction électromagnétique, il doit y avoir un changement relatif entre le champ magnétique et l’ensemble des conducteurs. Pour cette raison, nous obtenons une tension alternative du côté primaire, qui est de nature alternative. Si nous donnons, DC, alors l’autotransformateur ou deux transformateurs à enroulement ne fonctionneront pas, en raison de la nature constante de l’alimentation. Par conséquent, nous disons que le transformateur ne fonctionne pas en courant continu. En fait, en raison de la faible résistance de l’enroulement primaire, lorsque l’alimentation en courant continu est donnée, en raison de courants importants, l’enroulement brûle.
Propriétés de l’Autotransformateur
Les propriétés sont
- Le transformateur automatique est un dispositif à couplage électrique et magnétique
- Dans l’Autotransformateur, la puissance est constante
- Dans l’autotransformateur, le flux global est constant
- Dans autotransformateur, la fréquence est constante
- La tension et le courant varient en fonction d’un nombre de tours.
- L’autotransformateur est également appelé dispositif déphaseur
- Les pertes sont moindres dans l’autotransformateur par rapport à un transformateur à deux enroulements en raison d’un enroulement unique
- L’efficacité de l’autotransformateur est supérieure par rapport à deux transformateurs à enroulement
- Les pertes en fer et en cuivre sont moindres dans un autotransformateur.
Construction d’un transformateur automatique
Un transformateur se compose essentiellement de deux parties
- Conducteurs
- Noyau
Les conducteurs de l’autotransformateur sont constitués de cuivre. Ils sont de faible résistance. Les conducteurs en cuivre sont isolés les uns avec les autres. Le matériau utilisé pour l’isolation est le papier imprégné, le mica, etc. L’isolation aide également à réduire les pertes par courants de Foucault. L’enroulement est enroulé autour du noyau. Pour un transformateur à enroulement unique, les besoins en cuivre sont moindres que ceux de deux transformateurs à enroulement.
auto-transformateur-construction
Pour transférer le flux du primaire au secondaire, le noyau est utilisé. Le noyau est composé d’un matériau magnétique comme l’acier au silicium, l’acier CRGO, etc. L’acier CRGO est le matériau le plus efficace pour le noyau, car il présente le moins de pertes par hystérésis. Le noyau de rôle est de transférer le flux d’une partie de l’enroulement à d’autres parties.
Les autres pièces importantes comme le montre la figure 3 sont les roulements, les brosses, les borniers, etc. Les pièces montrées sont utilisées pour des statistiques de gradateur essentiellement utilisées à des fins de laboratoire.
Avantages et inconvénients de l’Autotransformateur
Les avantages sont
- Les pertes dans l’Autotransformateur sont inférieures
- L’efficacité de l’autotransformateur est supérieure
- L’exigence de cuivre est inférieure
- L’exigence de base est inférieure
Les inconvénients sont
- Les autotransformateurs ne peuvent pas être utilisés pour des tensions élevées. Étant donné que toute discontinuité dans l’enroulement primaire entraînerait une tension primaire complète du côté secondaire, il ne peut donc pas être utilisé pour des tensions élevées
- , l’exigence d’isolation est plus importante. Étant donné que l’autotransformateur est à la fois couplé électriquement et magnétiquement, l’exigence d’isolation est plus importante.
- En raison de l’enroulement commun, une connexion neutre est difficile.
Applications des autotransformateurs
Voici les applications des autotransformateurs.
- Les autotransformateurs sont utilisés pour le démarrage des moteurs à induction
- Les transformateurs automatiques sont utilisés pour la régulation de tension
- Les autotransformateurs sont utilisés à des fins de laboratoire.
- Les autotransformateurs sont utilisés dans de nombreuses applications industrielles comme les papeteries, les usines, etc.
FAQ
1). Le transformateur automatique fonctionne-t-il en courant continu
Non, l’autotransformateur ne peut pas fonctionner en courant continu
2). L’autotransformateur a-t-il deux enroulements?
Non, l’autotransformateur n’a qu’un seul enroulement
3). L’autotransformateur est-il un appareil isolé électriquement ?
Non, l’autotransformateur est un dispositif à couplage électrique et magnétique.
4). L’efficacité de l’autotransformateur est-elle supérieure à deux transformateurs à enroulement?
L’efficacité de l’autotransformateur est supérieure à celle du transformateur à deux enroulements
5). Utilisons-nous des autotransformateurs pour des applications à haute tension ?
Non, les autotransformateurs sont utilisés pour les applications basse tension (420 V). Au-delà, des mesures spéciales sont prises lors de la conception.
Il s’agit donc d’un aperçu des autotransformateurs tels que le travail, la construction, les avantages et les inconvénients. Principalement utilisés pour le démarrage des moteurs à induction et à des fins de laboratoire, les autotransformateurs ont une efficacité allant jusqu’à 98%. Ils sont robustes pour l’application, moins d’entretien et plus de durée de vie. Voici une question pour vous, pourquoi les autotransformateurs ne conviennent-ils pas aux applications à haute tension?