transformateur. n.m., appareil électrique statique transmettant la puissance transportée par un courant alternatif tout en modifiant sa tension. Un transformateur monophasé comporte essentiellement un noyau constitué par un empilage de tôles d'acier doux, isolées entre elles, pour éviter les déperditions d'énergie par circulation interne de courants de Foucault. Ce noyau constitue un circuit magnétique fermé ; il porte deux enroulements qui sont, le plus souvent, superposés ; un enroulement primaire recevant le courant entrant, un enroulement secondaire qui alimente le circuit de sortie. Le courant alternatif circulant dans l'enroulement primaire induit un flux magnétique alternatif dans le noyau ; la variation de ce flux induit à son tour un courant électrique dans l'enroulement secondaire. Aussi longtemps que l'on ne s'approche pas de la saturation du circuit magnétique, et que l'on n'entretient pas de densité de courant anormalement élevée dans les bobinages, le rapport des tensions entre le courant secondaire et le courant primaire est pratiquement égal au rapport du nombre de spires de leur bobinage respectif. Les intensités se situent évidemment dans le rapport opposé. Dans les mêmes conditions, le rendement de l'appareil est toujours élevé et peut dépasser très légèrement 99 % dans les plus gros transformateurs de puissance. La distribution du courant industriel étant toutefois triphasée et non monophasée, les transformateurs correspondants possèdent trois couples d'enroulements primaire et secondaire, superposés sur trois colonnes magnétiques différentes, reliées entre elles à chacune de leurs extrémités. Le branchement des enroulements primaires peut être assuré indifféremment en triangle ou en étoile (avec un point neutre matérialisé) ; il en est de même pour les trois secondaires, mais les systèmes de branchement des primaires et des secondaires peuvent être différents. Les applications des transformateurs. L'existence des transformateurs statiques est à la base de l'adoption du courant alternatif pour la distribution de l'énergie électrique. Ils assurent en effet, très économiquement, l'augmentation de la tension de sortie des alternateurs à des niveaux élevés (400 kV en France) permettant le transport de l'énergie avec des intensités, donc avec des pertes réduites, puis l'abaissement de cette tension par paliers, jusqu'aux tensions de distribution finale (220 V en France pour les consommations domestiques). Ils simplifient considérablement, par ailleurs, la protection des grands réseaux contre les défauts dits « de terre » ; la mise à la terre accidentelle d'une phase sur un tronçon de ligne compris entre deux transformateurs ne se répercute, en effet, ni en amont ni en aval, puisque, dans un transformateur, les enroulements primaire et secondaire sont isolés, l'un par rapport à l'autre. Ils résolvent, enfin, le très délicat problème de la limitation des puissances de court-circuit au fur et à mesure que l'on descend les niveaux de tension, depuis les réseaux d'interconnexion nationaux jusqu'à la distribution finale ; c'est ainsi que chaque transformateur abaisseur de tension limite, par simple effet de saturation magnétique, la puissance de court-circuit à son aval, évitant ainsi, de proche en proche, que toute la puissance du réseau national puisse se déverser sur un petit court-circuit domestique. C'est l'absence d'isolement entre primaire et secondaire qui a limité le développement des autotransformateurs, quoique leur coût soit légèrement plus avantageux que celui d'un transformateur de même performance. Malgré le rendement élevé des transformateurs industriels, les pertes se traduisent par un dégagement de chaleur qu'il faut évacuer. C'est pourquoi les parties actives (enroulements et noyau) sont immergées dans des bains de diélectrique liquide (huile minérale ou produit de synthèse) qui évacuent cette chaleur tout en protégeant les isolants de l'humidité de l'air. L'évacuation à l'extérieur de la chaleur du diélectrique liquide peut se faire à travers les parois de la cuve ou, pour les gros transformateurs, par l'intermédiaire de radiateurs ventilés. Seuls les très petits transformateurs sont refroidis directement à l'air. La fiabilité des transformateurs est exceptionnelle. L'absence de pièces en rotation réduit en effet les efforts de fatigue. Par ailleurs, s'il vient à se produire à la longue un défaut interne d'isolement, celui-ci entraîne, dès son apparition, un craquage local du diélectrique liquide et un dégagement de bulles. Celles-ci sont immédiatement détectées par un appareil spécial, dit relais de Buchholz, qui provoque le déclenchement électrique du transformateur avant toute aggravation. Les transformateurs spéciaux. À côté des transformateurs classiques, il existe de nombreux transformateurs spéciaux. Ainsi, les transformateurs d'intensité permettent de mesurer l'intensité des courants alternatifs, éventuellement à très haute tension, sans problème d'isolement : il suffit pour cela d'entourer chaque conducteur de phase d'un anneau magnétique circulaire portant un enroulement secondaire. Le conducteur traversant le noyau se comporte comme une spire primaire unique ; l'intensité du courant secondaire est alors l'intensité cherchée, divisée par le nombre de spires de l'enroulement. Les transformateurs de tension, en revanche, dont les primaires sont branchés entre phases, doivent posséder la même capacité d'isolement que celle requise par le niveau de tension mesuré. Il existe également des creusets artisanaux de fusion rapide d'alliage, associés à des transformateurs dont le secondaire ne comporte qu'une seule spire fermée en auge, constituant le creuset proprement dit. Le courant induit dans cette spire unique est très élevé et entraîne la fusion des grains de métal disposés dans l'auge. Complétez votre recherche en consultant : Les corrélats autotransformateur bobine courant dévolteur électricité - Les applications industrielles de l'électricité - Le choix du courant alternatif induction primaire relais - 1.ÉLECTRICITÉ Les livres transformateur, page 5252, volume 10 chemin de fer - différentes locomotives électriques, page 1025, volume 2
