Le transformateur électrique

élément-clé du réseau

Le transformateur électrique, parfois simplement dit « transfo », est une machine électrique statique servant à transformer un système de tension et courant alternatif sans en modifier la fréquence. La transformation consiste en l’élévation ou l’abaissement de la tension électrique qui se mesure en volts. Ces appareils sont essentiels pour le fonctionnement des réseaux électriques, notamment en ce qui concerne le transport du courant. Sans eux, la tension de l’électricité produite ne peut pas être élevée afin qu’elle puisse être transportée sur de longues distances pour alimenter les centres urbains et les complexes industriels. Selon les applications pour lesquelles elles sont conçues, ces machines électriques se déclinent en plusieurs types.

Le rôle du transformateur électrique
Élément-clé dans tout système de transport et distribution électrique, les transformateurs ont pour fonction principale d’augmenter ou de diminuer la tension qui traverse le réseau.
La tension du courant électrique produit par les groupes générateurs en centrale ne dépasse généralement pas une vingtaine de kilovolts. Or, pour être transportée sur de longues distances et avec le minimum de perte, l’électricité doit voir sa tension passer à plusieurs centaines de kilovolts. Cette fonction est assurée par un transformateur « élévateur » de tension situé dans le poste de départ d’une centrale, à proximité des machines génératrices.
L’électricité est transportée via des câbles de très haute tension suspendus à des pylônes, depuis la centrale de production jusqu’à des postes sources. Par une succession de lignes et de transformateurs « abaisseurs » de tension, ces derniers réduisent la tension du courant avant qu’elle ne soit abaissée de nouveau dans les postes satellites. L’électricité est ensuite distribuée aux consommateurs industriels. Pour les consommateurs domestiques, la tension est réduite encore une dernière fois grâce à des transformateurs de distribution fixés aux poteaux.
Depuis la sortie de l’électricité de la centrale jusqu’à son acheminement au consommateur final, les transformateurs électriques sont une pièce maîtresse dans le processus du contrôle de l’énergie. Ils permettent de transformer le courant électrique en très haute, haute, moyenne ou basse tension, suivant l’adaptation de l’utilisation.

Le principe général du fonctionnement d’un transformateur
D’une manière synthétique, un transformateur renferme un noyau de fer, deux bobines en cuivre et des enroulements de métal dits « spires ». Il s’agit alors de transformateur monophasé.
Dans ce type de transformateur, l’enroulement branché relié à la source d’énergie est appelé « primaire ». Celui branché vers les récepteurs est appelé « secondaire ». Le courant reçu par le primaire est convertie en énergie magnétique. Le secondaire, lui, abaisse ou élève la tension du courant. Les deux enroulements possèdent un nombre de spires différents. Le rapport de transformation de la tension est proportionnel au rapport entre le nombre de spires de chaque enroulement.
En plus des transformateurs monophasés, les fabricants de matériel électrique industriel proposent des transformateurs triphasés (3 noyaux et 6 bobines) et des transformateurs diphasés (2 noyaux et 4 bobines).
L’isolation des enroulements est un facteur primordial pour assurer la fiabilité du transformateur ainsi que la sécurité des utilisateurs. Pour une isolation à toute épreuve, les fils ronds sont émaillés d’une couche de vernis cuit. L’isolation des fils passe aussi par leur enrubannage par un isolant mince. Sur certains transformateurs, un ruban de fils de verre tressés enduit de résine est utilisé pour la protection des fils.

Les principaux types de transformateurs électriques
Un transformateur électrique peut avoir pour rôle d’assurer un fonctionnement fiable du réseau, la répartition ou l’acheminement de l’électricité à la tension souhaitée vers les lieux de consommation finale (usines, foyers, transport ferroviaire, etc.). Voici les principaux appareils utilisés :

Le transformateur de puissance : sa fonction principale est d’élever la tension du courant électrique en sortie de centrale pour permettre son transport sur de longues distances via les lignes THT. Aujourd’hui, les plus grands fabricants mondiaux de transformateurs de puissance demeurent occidentaux.
Le transformateur déphaseur : lorsque le réseau est surchargé, il crée un déphasage entre sa tension d’entrée et de sortie.
Le transformateur de test ou d’essai : capable de supporter des niveaux de tension très élevés, il est employé, comme son nom l’indique, dans les tests du matériel électrique.
Le transformateur d’impédance : il est surtout utilisé pour l’adaptation d’impédances, c’est-à-dire l’opposition d’un circuit électrique au passage du courant.
Le transformateur d’isolement ou de séparation : son rôle est de protéger le personnel intervenant sur le réseau ainsi que l’ensemble des appareils situés en aval.
Le transformateur de mesure : il sert à mesurer la tension ou le courant quand la valeur de ceux-ci est trop élevée pour être mesurée directement.
L’autotransformateur : il se caractérise par les parties communes de ses enroulements primaire et secondaire. Il est principalement utilisé pour raccorder des réseaux de THT.