Le transformateur monophasé en régime sinusoïdal

Dans la lignée des applications industrielles, le transformateur s’inscrit en suite logique de la bobine à noyau de fer. Cette machine statique comporte deux enroulements, le primaire et le secondaire, montés sur un circuit magnétique chargé de canaliser le flux d’induction. Son rôle est l’adaptation de la tension et du courant pour s’ouvrir vers un nouveau réseau de distribution de l’énergie électrique.
Après avoir présenté les notations adoptées dans ce document, le fonctionnement du transformateur est envisagé lorsque l’enroulement secondaire est ouvert. Ce fonctionnement à vide lui octroie un comportement et par conséquent un modèle rigoureusement identique à la bobine à noyau de fer : une résistance série issue de l’enroulement, une inductance série représentant les fuites magnétiques et un assemblage parallèle composé d’une résistance, synonyme de pertes fer, et d’une inductance magnétisante traduisant la création des grandeurs magnétiques. Cette partie se termine par la représentation vectorielle des grandeurs et un premier bilan énergétique.
Considérant le fonctionnement en charge (un récepteur est placé aux bornes du secondaire), la seconde partie reprend la mise en équation en tenant compte de tous les éléments. Cette démarche conduit à un schéma équivalent du transformateur en charge. C’est dans ce cadre que les tailles relatives des tensions et courants sont comparées pour effectuer une série d’hypothèses dites de Kapp. Deux nouveaux modèles sont alors envisagés. Le premier rassemble tous les éléments au primaire. Il traduit les préoccupations de l’exploitant chargé d’utiliser un transformateur pour créer un nouveau réseau. Le second renvoie tout au secondaire et les adjoint à la charge que l’utilisateur met en œuvre.
Les déterminations utiles à l’exploitant sont étudiées grâce à ces modèles de Kapp : détermination de la tension secondaire, de la chute de tension au secondaire en charge et du rendement (après les études énergétiques).
Plus proche encore des considérations pratiques, la dernière partie traite des procédés expérimentaux de détermination des éléments du schéma équivalent : un essai à vide sous tension primaire nominale et un essai en court-circuit en régime de courant secondaire nominal. De ces deux expériences, le document s’achève sur la détermination pratique des éléments d’exploitation du transformateur.