Dictionnaire Hackaday : transformateurs

Des trucs marrants, de l'électricité. Tout est question de volts et d'ampères, et de contrôle de ces deux facteurs. La plupart du temps, l'électricité entrant dans votre appareil est à une tension supérieure à celle dont vous avez besoin, vous devez donc la convertir en quelque chose de plus utilisable. La façon la plus simple de le faire est d'utiliser un transformateur.

Le transformateur de votre alimentation prend une haute tension du secteur et la convertit en une tension plus basse pour alimenter vos gadgets. Vous en trouverez une dans toutes les alimentations, de la version USB miniature qui alimente votre téléphone portable aux plus grosses accrochées à un poteau téléphonique qui alimentent le réseau électrique de votre maison. Bien que ces transformateurs soient de tailles différentes, ils partagent la même conception fondamentale.

Le transformateur de base est constitué de deux bobines de fil enroulées autour d'un noyau métallique. Un courant alternatif est appliqué à l'une de ces bobines (appelée primaire), ce qui crée un champ magnétique dans le noyau métallique. Ce champ magnétique, à son tour, crée un courant dans la deuxième bobine, appelée secondaire. La relation entre ces deux courants est la chose importante, et cela est défini par le rapport de la longueur de chacune des bobines, généralement défini comme le nombre de tours que chaque bobine fait. Si les deux bobines ont le même nombre de tours, le courant entrant dans le primaire et sortant de la bobine secondaire sera presque identique. Si la bobine secondaire a deux fois plus de tours, la tension sera presque doublée. Si la bobine secondaire a deux fois moins de tours, la tension sera presque divisée par deux. Cela aide à expliquer la dénomination utilisée par les transformateurs : step up et step down. Le type élévateur crée une tension plus élevée (comme celle utilisée dans cette échelle de Jacobs), tandis que le type abaisseur réduit la tension.

Pour qu'un transformateur fonctionne, le courant alternatif (CA) doit être utilisé. Le courant alternatif produit un champ magnétique changeant (appelé le flux) qui induit un courant dans la bobine secondaire. S'il n'y a pas de champ magnétique changeant, il n'y aura pas de courant induit. Si vous avez besoin d'une sortie CC, la séquence dans une alimentation commencera par un transformateur pour abaisser le courant alternatif de la prise murale à un niveau inférieur, puis cette tension CA inférieure sera convertie en courant continu qui est produit par l'alimentation .

De nombreux facteurs affectent le fonctionnement des transformateurs. Ceux-ci incluent la composition du noyau : le métal affecte la façon dont le champ magnétique circule. Une partie de l'énergie dans le champ magnétique est également inévitablement perdue avant de créer le courant dans la bobine secondaire, appelée perte par courants de Foucault.

Tous ces éléments affectent le fonctionnement du transformateur, de sorte que la plupart des transformateurs sont conçus sur mesure pour un usage spécifique. La conception des transformateurs est un art compliqué qui nécessite la prise en compte de nombreux facteurs. Un bon début est un guide de conception comme celui-ci de Wurth, qui fabrique des composants et des kits de transformateurs.

Il existe également plusieurs types de transformateurs, y compris les types flyback utilisés dans les conceptions haute tension, comme les tubes cathodiques (CRT), les types toroïdaux qui contiennent le champ magnétique, les autotransformateurs qui peuvent gérer différentes tensions d'entrée tout en produisant une tension de sortie fixe, les transformateurs à air, qui n'ont pas de noyau métallique et sont plus petits, et les transformateurs piézoélectriques, qui utilisent un élément piézoélectrique pour détecter la force physique.

Cependant, vous n'avez pas besoin d'un kit pour expérimenter les transformateurs. Un transformateur peut être aussi simple que quelques morceaux de fil enroulés autour de quelques morceaux d'acier, ou deux morceaux de fil enroulés autour d'un anneau en métal, il est donc facile d'expérimenter par vous-même.