Les pylônes électriques sont un symbole emblématique du système électrique au Royaume-Uni. Ils sont utilisés pour transporter l'électricité dans tout le pays. Cependant, si tu essayais de charger ton téléphone à partir des câbles qui passent sur les pylônes, il exploserait ! En effet, l'électricité circule dans les câbles à des tensions extrêmement élevées. Pour utiliser l'électricité dans nos maisons, la tension doit être réduite à un niveau adapté aux appareils ménagers. Pour ce faire, on utilise des transformateurs.
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Inscris-toi gratuitementLes transformateurs élévateurs ____ la tension d'entrée.
Si tu veux augmenter la tension d'un circuit à l'aide d'un transformateur, auras-tu besoin de plus de tours sur la bobine primaire ou secondaire ?
La bobine primaire d'un transformateur est traversée par une tension de (1) (50) tours et la bobine secondaire est traversée par une tension de (100) tours. Quelle est la tension aux bornes de la bobine secondaire ?
Dans un circuit de transformateur, la tension aux bornes de la bobine secondaire est le double de celle aux bornes de la bobine primaire. La bobine secondaire a \(40\) tours, combien de tours a la bobine primaire ?
Quel type de transformateur diminuera la tension d'entrée ?
Les transformateurs élévateurs ____ la tension d'entrée.
Si tu veux augmenter la tension d'un circuit à l'aide d'un transformateur, auras-tu besoin de plus de tours sur la bobine primaire ou secondaire ?
La bobine primaire d'un transformateur est traversée par une tension de (1) (50) tours et la bobine secondaire est traversée par une tension de (100) tours. Quelle est la tension aux bornes de la bobine secondaire ?
Dans un circuit de transformateur, la tension aux bornes de la bobine secondaire est le double de celle aux bornes de la bobine primaire. La bobine secondaire a \(40\) tours, combien de tours a la bobine primaire ?
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Lestransformateurs sont des appareils électriques qui transfèrent l'énergie électrique entre des circuits de courant alternatif et peuvent être utilisés pour augmenter ou diminuer la tension d'un circuit à l'autre. Ils sont basés sur le fait qu'un courant alternatif dans un circuit génère un champ magnétique, qui peut induire une tension dans un second circuit.
Tous les transformateurs sont constitués de trois parties principales :
Le circuit doit être traversé par un courant alternatif. On peut en comprendre la raison en considérant le fonctionnement d'un transformateur par étapes :
Les points ci-dessus montrent pourquoi le courant continu ne peut pas être utilisé dans le premier circuit. Il produira un champ magnétique qui n'est pas alternatif. Comme le champ magnétique ne change pas, aucun courant et donc aucune tension n'est induite dans la bobine secondaire.
Les lignes vertes en pointillé dans le schéma ci-dessus représentent les lignes de champ magnétique qui traversent le noyau de fer.
L'énergie de la bobine primaire est transférée à la bobine secondaire par le champ magnétique - il n'y a pas de connexions électriques. Cela signifie que le champ magnétique doit pouvoir être transféré très efficacement à travers le noyau.
Pour cela, il faut utiliser un matériau magnétiquement "mou", comme un alliage de fer et de silicium. Cependant, une partie de l'énergie initiale est toujours perdue dans les situations réelles en raison de la résistance des fils et du noyau de fer qui résiste au changement du champ magnétique.
L'énergie perdue est un gros problème lorsqu'on travaille avec des transformateurs. Dans les centrales électriques, on utilise des transformateurs massifs qui sont souvent contenus dans des réservoirs géants, de sorte que le noyau et les bobines sont complètement enfermés. Une petite quantité d'énergie est perdue sous forme de chaleur, et un liquide de refroidissement est continuellement pompé autour des réservoirs pour éliminer la chaleur.
La tension qui sort de la bobine secondaire vers le circuit externe est liée au rapport du nombre de tours sur les bobines du transformateur. En utilisant les symboles de la tension entrante et de la tension sortante, comme indiqué dans le diagramme précédent, une formule simple relie le nombre de tours sur les deux bobines à la tension de sortie :
$$\frac{N_p}{N_s}=\frac{V_p}{V_s}$$
\(N_p\) représente le nombre de tours de la bobine primaire et \ (N_s\) le même nombre de tours pour la bobine secondaire. L'équation est très simple et dit simplement que le rapport entre le nombre de tours de la bobine secondaire et le nombre de tours de la bobine primaire est égal au rapport entre la tension de sortie et la tension d'entrée.
La tension de l'électricité (V_p\) qui traverse un pylône est de (100\, \mathrm{kV}\). La tension doit être abaissée à 250 \N, \Nmathrm{V}\Npour qu'elle soit adaptée à l'alimentation électrique d'une maison. Cela peut se faire en utilisant un gros transformateur. Le transformateur utilisé dans ce cas précis comporte \(N_p = 10\N000\N) tours sur la bobine primaire. Combien de tours doit-il avoir sur la bobine secondaire ?
Pour cette question, nous pouvons utiliser l'équation du transformateur ci-dessus :
$$\frac{N_p}{N_s}=\frac{V_p}{V_s}$$
On peut la réarranger pour obtenir :
$$N_s=N_p\frac{V_s}{V_p}$$
Les valeurs données dans la question peuvent alors être branchées pour trouver le nombre de tours de la bobine secondaire :
$$N_s=10\;000\frac{250\;\mathrm V}{100\;000\;\mathrm V}=25\;\mathrm{turns}$$
Il y a donc 25 tours sur la bobine secondaire.
Il existe deux types de transformateurs : les transformateurs élévateurs et les transformateurs abaisseurs. Leur nom te donne un indice sur leur fonction : les transformateurs élévateurs augmentent la tension d'un circuit alternatif à l'autre, tandis que les transformateurs abaisseurs diminuent la tension.
Pour qu'un transformateur augmente (step-up) la tension du premier circuit au suivant, le nombre de tours de la bobine secondaire doit être supérieur à celui de la bobine primaire. Inversement, pour diminuer (abaisser) la tension d'un circuit à l'autre, le nombre de tours de la bobine secondaire doit être inférieur à celui de la bobine primaire.
Les transformateurs ont de nombreuses applications utiles. Les transformateurs élévateurs et abaisseurs sont utilisés dans différentes situations.
L'énergie électrique est fournie dans tout le Royaume-Uni par des centrales électriques qui envoient l'électricité par des câbles à haute tension.
Le réseau national est le réseau de câbles qui relie tous les endroits du Royaume-Uni qui ont besoin d'électricité.
La raison pour laquelle les hautes tensions sont utilisées pour transmettre l'énergie électrique est qu'elles permettent de transmettre la même quantité d'énergie avec un flux de courant plus faible à travers les câbles, ce qui signifie que l 'énergie perdue sous forme de chaleur sera moindre. L'énergie est perdue parce que la résistance des câbles lutte contre le courant et qu'ils deviennent chauds, ce qui entraîne une perte d'énergie thermique dans l'environnement.
Les hautes tensions sont très dangereuses et c'est pourquoi les câbles qui transportent l'énergie électrique sont placés en hauteur sur des pylônes, comme le montre le schéma ci-dessus.
Les centrales électriques produisent généralement de l'électricité à \ (25\, \mathrm{kV}\). Cette tension est augmentée par des transformateurs élévateurs jusqu'à 400 \Npour être transmise le long des pylônes, et cette tension est ensuite réduite à environ 240 \N une fois que les câbles à haute tension atteignent notre sous-station locale.
Les radios et autres appareils électroniques fonctionnent souvent sur le secteur. Cependant, leur tension de fonctionnement est normalement beaucoup plus basse que \ (240\, \mathrm{V}\)! Des transformateurs abaisseurs sont intégrés aux appareils pour réduire la tension à un niveau approprié. D'un autre côté, la tension de fonctionnement des fours à micro-ondes est plus élevée que la tension du secteur pour un ménage, ils ont donc également un transformateur élévateur à l'intérieur pour augmenter la tension.
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