ELEC 2753 : Electrotechnique (travaux pratiques)
Semaine 2 : Transformateur monophasé
Guidance

Un transformateur ayant un enroulement primaire comportant n₁ spires et un enroulement secondaire comportant n₂ spires n'assure pas seulement un rapport de valeur k = n₁ / n₂ entre les tensions primaire et secondaire et de valeur 1/k = n₂ / n₁ entre les courants primaire et secondaire, il assure également une isolation galvanique entre les deux circuits.

Si cette dernière fonction n'est pas utile, on peut réaliser des transformateurs n'utilisant qu'un seul bobinage dont une partie est commune au primaire et au secondaire. Ces transformateurs sont appelés autotransformateurs.

La figure S02-20 montre un tel exemple de réalisation dans le cas où n₁ > n₂ : le secondaire s'obtient en plaçant sur le bobinage une prise après n₂ spires. On remarque que, dans la partie commune au primaire et au secondaire, les courants primaire et secondaire circulent en sens opposés, de sorte que le total des deux courants est toujours en valeur absolue inférieur au plus grand des deux. Outre l'économie réalisée sur le nombre de spires, on réalise donc aussi une économie sur la section du conducteur ou les pertes par effet Joule. Un autotransformateur est toujours moins volumineux et moins coûteux qu'un transformateur classique de même puissance.

Figure S02-20 : autotransformateur abaisseur de tension.

La prise du secondaire est parfois réalisée par un balai en carbone se déplaçant le long d'une arête du bobinage. On obtient ainsi un autotransformateur dont la tension secondaire peut être réglée de façon continue. Si le bobinage est réalisé en une seule couche, la plage couverte de façon continue va de 0 à une valeur maximum. Cette valeur peut être légèrement supérieure à U₁ (autotransformateur survolteur, voir figure S02-20B), ce qui est un avantage des autotransformateurs par rapport aux résistances de puissance souvent utilisées pour ajuster une tension (outre le fait qu'une résistance dissipe beaucoup plus d'énergie qu'un transformateur).

La réalisation du bobinage en une couche n'est techniquement intéressante que pour des autotransformateurs dans la gamme de puissance de l'ordre du kVA . Pour des puissances plus faibles, on utilise parfois des autotransformateurs dont le bobinage comporte deux couches : le primaire étant supposé connecté aux extrémités du bobinage, selon l'extrémité du bobinage qui est choisie comme borne commune au primaire et au secondaire, on dispose alors d'une plage de variation allant de 0 à U₁/2 et d'une seconde plage allant de U₁/2 à U₁ .

Les autotransformateurs reliés au Réseau public de distribution d'énergie électrique sont fréquemment utilisés lors des laboratoires d'électrotechnique (on les désigne souvent sous le nom de rhéotor, qui est en fait une marque commerciale).

Du fait que les autotransformateurs n'assurent pas d'isolation galvanique, ils présentent un réel danger électrique même lorsqu'ils sont réglés sur la position zéro. En effet, le fait qu'il n'y ait pas dans ce cas de différence de potentiel entre les bornes du secondaire ne signifie nullement que le potentiel de ces bornes est nul par rapport au sol, même si l'on a pris soin de relier le point commun au primaire et au secondaire à la ligne neutre (voir à ce propos la problématique du neutre du point de vue de la sécurité des personnes).

Exercice proposé S02-6 : Utilisation d'un transformateur en autotransformateur (examen ECAM janvier 2006).

Exercice proposé S02-7 : Utilisation d'un transformateur en autotransformateur (examen ECAM mai 2006).

Dernière mise à jour le 16-02-2007