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Le transformateur de tension monophasé est un composant électrique qui, comme tout transformateur, sert à adapter une tension électrique. Le transformateur monophasé sert souvent à réduire la tension électrique délivrée initialement par une centrale, en vue d’être utilisée par un consommateur de matériel dit « domestique » comme les appareils électroménagers, sans changer de fréquence. Il permet ainsi de respecter le matériel utilisé. Pour cela, le transformateur embarque un noyau et deux bobines de fils de cuivre. Plus de détails sur le fonctionnement d’un transformateur monophasé dans cet article.
Il est bon de revenir sur le fonctionnement général d’un transformateur électrique. Ce dernier renferme un noyau de fer et des bobines de cuivre. Dans le cas du transformateur monophasé, on dénombre un seul noyau et deux bobines fonctionnant sous courant alternatif. Ces bobines sont indépendantes. C’est le principe de l’induction magnétique qui entre en jeu dans un transformateur : la tension baisse en passant respectivement dans chaque bobine et ses enroulements. Le courant électrique se transforme en énergie magnétique grâce à l’induction. En passant, le champ magnétique présent près de la première bobine passe dans la deuxième bobine et est à son tour modifié pour être réexploité en énergie électrique à la sortie du transformateur.
Pour faire diminuer la tension dans un transformateur monophasé, la deuxième bobine (dite secondaire) a moins d’enroulements que la première bobine (dite primaire). Cela engendre une tension plus faible en sortie. C’est ce qui est souvent noté 220 V- 12 V sur les étiquettes domestiques courantes par exemple. Mais plus subtilement, si la seconde bobine détient plus d’enroulements, la tension sortant du transformateur sera plus importante qu’en y entrant.
L’induction électromagnétique en jeu dans le transformateur monophasé fonctionne sur le principe de la Loi de Faraday. Ce scientifique avait fait le lien entre le flux magnétique de la première bobine et la force électromagnétique retrouvée dans la deuxième bobine. C’est bien l’induction mutuelle, en alternance, qui permet le fonctionnement d’un transformateur.
Les enroulements en cuivre des deux bobines d’un transformateur monophasé sont positionnés de manière cylindrique autour de leur noyau en fer, appelé « noyau de transformateur » ; cela permet d’obtenir un champ magnétique. Ce champ doit pouvoir circuler entre les deux bobines pour obtenir une tension entre les deux enroulements primaire et secondaire. Ces enroulements doivent être à bonne distance et assez proche pour permettre un couplage magnétique de qualité. Par ailleurs, il est d’usage à la construction de prévoir de fines tôles d'acier pour optimiser la puissance du noyau central. On distingue deux types de transformateurs monophasés selon la méthode d’enroulement des bobines de cuivre.
Avec ce type de transformateur, c’est l’enroulement qui encadre le noyau. Les bobines sont enroulées côte à côte autour du noyau sous forme de cylindre, cela facilite le couplage magnétique. L’énergie magnétique est ainsi répartie de manière homogène entre les deux bobines. Toutefois, on note un flux perdu à l’extérieur du noyau.
Dans ce cas, c’est le noyau qui vient encadrer les enroulements. Les enroulements primaire et secondaire sont positionnés l’un sous l’autre sur la partie centrale du transformateur, ce qui double la surface d’utilisation des enroulements. On obtient ainsi deux circuits magnétiques. Ce type de transformateur limite les pertes de champ magnétique et augmente l'efficacité.
Le transformateur monophasé permet de multiples usages pour les particuliers et industriels. L’utilisation la plus classique est de pouvoir adapter la tension électrique sortant des centrales à destination des appareils électroménagers domestiques à titre individuel ou appareils électroniques à faible usage commercial. Ce type de transformateur peut également trouver un intérêt dans l’isolation de circuits, la modification du schéma à la terre et l’augmentation de puissance dans les onduleurs domestiques.
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