Transformateur électrique : comment fonctionne-t-il et à quoi sert-il ?

Le transformateur électrique est l’un des principaux acteurs du réseau électrique, assurant son approvisionnement et son efficacité.

Le réseau électrique est un ensemble complexe d’éléments interagissant entre eux pour permettre à l’énergie de circuler d’un point à un autre de manière stable et sûre, garantissant ainsi une alimentation électrique continue. Cette disponibilité, que nous tenons pour acquise, est le fruit d’années de recherche et de développement appliquées à chacun de ces composants. Aujourd’hui, nous souhaitons nous intéresser au fonctionnement de l’un de ces éléments clés : le transformateur électrique.

Avant d’aborder le fonctionnement et l’utilisation de ce composant du réseau électrique, il est important d’expliquer pourquoi l’électricité doit être transformée. En effet, l’énergie produite par les centrales électriques l’est à basse ou moyenne tension, selon la source, ce qui nécessite une élévation de tension pour garantir un transport efficace sur le réseau et minimiser les pertes d’énergie lors du transport. C’est là qu’intervient notre acteur principal du jour : la transformation de l’électricité.

Autrement dit, le transformateur est la principale raison pour laquelle il est possible de transporter l’énergie électrique sur de longues distances de manière pratique et économique.

Pour ce faire, le transformateur ajuste différentes propriétés du courant alternatif, telles que la tension ou l’intensité, tout en maintenant la fréquence et la majeure partie de la puissance constantes, atteignant ainsi un rendement de 96 % à 97 %. Grâce aux principes de l’induction électromagnétique, l’énergie circule d’un circuit électrique à un autre sans modification de la fréquence, améliorant ainsi la sécurité et l’efficacité des réseaux électriques tout au long du processus de transmission.

Ainsi, nous pouvons identifier différentes utilisations du transformateur :

• Augmenter ou diminuer le niveau de tension dans un circuit.
• Adapter la tension de production pour le transport et la distribution.
• Isoler deux circuits électriques distincts et empêcher le passage du courant continu entre eux.

Quels sont les composants d’un transformateur électrique ?

Pour remplir toutes ces fonctions, les transformateurs comportent divers composants ayant chacun leur rôle. Examinons les principaux.

• Cœur: Il s’agit d’un ensemble de feuilles magnétiques servant de support à l’assemblage d’autres éléments et fournissant un chemin au flux magnétique.
• EnroulementsIl s’agit du fil ou de la bande, généralement en cuivre ou en aluminium, enroulée en bobines (une pour la haute tension et une pour la basse tension) qui transporte l’électricité d’un point à un autre autour du noyau.
• IsolateursCe sont des matériaux qui isolent les différents composants du transformateur et leurs tensions. Généralement, on utilise un système de couches de papier immergées dans de l’huile minérale ou végétale.
• EnceinteIl s’agit de la structure en tôle qui forme le boîtier extérieur du transformateur, protégeant tous les composants.
• Unité de contrôle et de détectionCe composant est disponible dans des transformateurs plus avancés technologiquement, tels que le transforma.smart, et permet la collecte de données concernant le fonctionnement du réseau et du transformateur lui-même, ainsi que le contrôle numérique de l’appareil.

Comment fonctionne un transformateur ?

Malgré le défi technologique que représente la conception des transformateurs, leur fonctionnement est relativement simple comparé à d’autres éléments d’équipement électrique, et c’est cette simplicité qui explique leur succès.

Un transformateur électrique couple deux circuits électriques différents par l’intermédiaire d’un circuit magnétique commun, en appliquant les principes de l’induction électromagnétique. Autrement dit, un transformateur utilise deux enroulements pour créer un circuit double relié par un noyau magnétique commun.

Le courant circulant dans l’enroulement haute tension génère un flux magnétique qui traverse le noyau et induit un courant et une tension différents dans l’enroulement basse tension, tout en maintenant la fréquence. Le rapport entre les tensions des deux enroulements (haute et basse tension) est proportionnel au nombre de spires de chacun.

Quels sont les différents types de transformateurs ?

Selon leur fonction, le type de système électrique utilisé, leur emplacement et leur construction, on distingue plusieurs types de transformateurs. Voici les principaux types par catégorie.

Transformateurs électriques par type de système électrique :

• MonophaséLe système de distribution électrique est réalisé par un seul conducteur (câble) ou une seule phase.
• triphaséLe système de distribution le plus couramment utilisé est le triphasé. Dans ce cas, le courant triphasé est composé de trois courants alternatifs monophasés de même fréquence et amplitude. Comparé au système monophasé, il permet de réduire les coûts pour une même quantité d’énergie électrique transformée et produite.

Les transformateurs électriques peuvent être de deux types selon leur fonction : les transformateurs élévateurs (qui augmentent la tension) et les transformateurs abaisseurs (qui réduisent la tension).

Transformateurs électriques par type de construction :

• immergé dans l’huileC’est le type le plus répandu et il s’est avéré être le plus respectueux de l’environnement, en plus d’avoir une durée de vie plus longue que les autres types de transformateurs.
• Type secIl s’agit d’une alternative technologique aux transformateurs immergés dans l’huile et, bien qu’elle n’utilise pas d’huile, son impact environnemental est plus important.

Transformateurs électriques par emplacement :

Les transformateurs électriques peuvent être souterrains ou aériens, selon leur emplacement dans le réseau électrique.

• En plein airCes transformateurs sont très courants sur les poteaux électriques le long des autoroutes, des rues, des zones industrielles, etc. Ils sont construits de manière robuste pour résister à diverses conditions météorologiques en fonction de leur lieu d’installation.
• IntérieurCe sont les transformateurs que l’on trouve dans des espaces dédiés tels que les sous-stations de transformation en béton ou en métal, où ils disposent de leur propre enceinte, en conjonction avec les autres composants qui constituent ces sous-stations.

Nos solutions vous intéressent ? Contactez-nous pour plus d’informations :