Les transformateurs sont presque utilisés dans tous les produits électroniques, et leur principe est simple. Toutefois, le processus d’enroulement des transformateurs peut présenter des exigences différentes selon les scénarios d’utilisation (différentes finalités). Les fonctions principales des transformateurs sont les suivantes : conversion de tension ; transformation d’impédance ; isolation ; stabilisation de tension (transformateur à saturation magnétique), etc. Les formes courantes de noyaux ferromagnétiques utilisées pour les transformateurs sont les noyaux en forme de « E » et les noyaux en forme de « C ».
1. Principes de base des transformateurs
Lorsqu’une tension alternative sinusoïdale U1 est appliquée aux deux extrémités de l’enroulement primaire, un courant alternatif I1 circule dans le conducteur et un flux magnétique alternatif ф1 est généré ; ce flux traverse les enroulements primaire et secondaire le long du noyau ferromagnétique, formant ainsi un circuit magnétique fermé. Dans l’enroulement secondaire, une force électromotrice d’induction mutuelle U2 est induite, tandis que ф1 induit également une force électromotrice d’auto-induction E1 sur l’enroulement primaire. Le sens de E1 est opposé à celui de la tension appliquée U1, mais son amplitude est similaire, ce qui limite ainsi l’intensité de I1. Pour maintenir l’existence du flux magnétique ф1, une certaine quantité d’énergie électrique est nécessaire, et le transformateur présente lui-même certaines pertes. Même si, à ce moment, l’enroulement secondaire n’est pas connecté à une charge, un courant non nul circule tout de même dans l’enroulement primaire : on l’appelle « courant à vide ».
Si l’enroulement secondaire est connecté à la charge, un courant I₂ est généré dans l’enroulement secondaire, ce qui produit un flux magnétique Φ₂. Le sens de Φ₂ est opposé à celui de Φ₁, ce qui entraîne une annulation mutuelle et une réduction du flux magnétique total dans le noyau de fer, réduisant ainsi la tension d’auto-induction primaire E₁. Par conséquent, I₁ augmente, ce qui indique une relation étroite entre le courant primaire et la charge secondaire. Lorsque le courant de charge secondaire augmente, I₁ augmente également, tout comme Φ₁ ; cette augmentation de Φ₁ compense précisément le décalage du flux magnétique causé par Φ₂, afin de maintenir constant le flux magnétique total dans le noyau de fer. Si l’on néglige les pertes du transformateur, on peut supposer que la puissance consommée par la charge secondaire d’un transformateur idéal correspond à la puissance électrique fournie au primaire par la source de puissance en résonance série. Les transformateurs peuvent modifier la tension secondaire en ajustant, selon les besoins, le nombre de spires de l’enroulement secondaire, mais ils ne peuvent pas modifier la puissance consommée autorisée par la charge.
2. Pertes du transformateur
Lorsque l’enroulement primaire d’un transformateur est alimenté, le flux magnétique généré par la bobine circule à travers le noyau en fer. Comme le noyau en fer lui-même constitue également un conducteur, une force électromotrice est induite dans un plan perpendiculaire aux lignes de champ magnétique. Cette force électromotrice forme une boucle fermée sur la section transversale du noyau en fer et génère un courant, dont l’allure rappelle un tourbillon ; on l’appelle donc « courant de Foucault ». Ce « courant de Foucault » augmente les pertes du transformateur et provoque le chauffage du noyau en fer, entraînant ainsi une élévation de la température du transformateur. Les pertes causées par les « courants de Foucault » sont appelées « pertes fer ». Par ailleurs, la fabrication des enroulements d’un transformateur nécessite une grande quantité de fil de cuivre, qui présente une résistance. Lorsque le courant traverse cette résistance, une certaine puissance est consommée, et ces pertes se manifestent souvent sous forme de chaleur. Nous désignons ces pertes sous le nom de « pertes cuivre ». Ainsi, l’élévation de température des transformateurs est principalement due aux pertes fer et aux pertes cuivre.
En raison des pertes fer et cuivre dans les transformateurs, leur puissance de sortie est toujours inférieure à leur puissance d’entrée. Par conséquent, nous introduisons un paramètre d’efficacité pour décrire ce phénomène, où η = puissance de sortie / puissance d’entrée.
Les produits transformateurs fabriqués par HV Hipot Electric Co., Ltd. comprennent : les transformateurs d’essai immergés dans l’huile de la série YDJ, les transformateurs d’essai à isolation sèche de la série GTB, les transformateurs d’essai gonflables de la série YDQ, le testeur de capacité de transformateur HTRL-V, le testeur des caractéristiques à vide et en charge du transformateur HTBS-V, etc.