Au programme de ce chapitre
- I. Le transformateur
- II. Pourquoi la très haute tension ?
- Savoir-faire
- Exercices types corrigés
- Teste-toi — vrai ou faux ?
- Pièges fréquents et astuces
- À retenir
La définition à retenir
Définition Un transformateur est formé de deux bobines (le primaire, à N1 spires, et le secondaire, à N2 spires) enroulées sur un même noyau de fer. La tension alternative du primaire crée un champ variable qui, par induction, fait apparaître une tension au secondaire.
Un exemple corrigé
Exemple On transporte 100 MW dans une ligne de résistance 5 Ω. Sous 70 kV : I = 100 × 106 / 70 × 103 ≈ 1 430 A et PJ = 5 × 1 4302 ≈ 10 MW, soit 10 % de pertes. Sous 380 kV : I ≈ 263 A et PJ = 5 × 2632 ≈ 0,35 MW, soit 0,35 % seulement.
Lexique
- transformateur
- appareil qui modifie la valeur d'une tension alternative
- élévateur / abaisseur
- transformateur qui augmente / diminue la tension
- effet Joule
- échauffement d'un conducteur parcouru par un courant
- gestionnaire de réseau
- entreprise qui exploite les lignes électriques (Elia pour la haute tension)
Les erreurs fréquentes à éviter
Piège — croire qu'un transformateur élévateur « crée » de la puissance. Si la tension est multipliée par 19, l'intensité est divisée par 19. La puissance U × I reste (presque) la même.
Piège — inverser primaire et secondaire. Le rapport est U₂ / U₁ = N₂ / N₁ : le secondaire est toujours au numérateur des deux côtés. Si tu les inverses, tu obtiens un résultat qui contredit le sens du transformateur (abaisseur ou élévateur).
Attention Un transformateur ne fonctionne pas en courant continu : un courant continu crée un champ constant, et sans variation de champ, il n'y a pas d'induction. Il ne crée pas non plus d'énergie : si la tension augmente, l'intensité diminue.
L'astuce du prof
Astuce. Quand tu hésites sur un résultat, vérifie la règle : tension qui monte ↔ intensité qui baisse (et inversement). Contrôle ensuite que U₁ I₁ ≈ U₂ I₂.
Exercices corrigés
Cherche d'abord seul, puis ouvre la correction.
Exercice 1 — Un transformateur abaisseur
Un transformateur abaisse 230 V en 24 V. Son primaire compte 920 spires. Combien de spires compte le secondaire ?
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N₂ = N₁ × U₂ / U₁ = 920 × 24 / 230. Comme 920230 = 4, on obtient N₂ = 4 × 24 = 96 spires. Le secondaire a bien moins de spires que le primaire : transformateur abaisseur.
Exercice 2 — À la sortie d'une centrale
Un transformateur de centrale élève la tension de sortie d'un alternateur de 20 kV à 380 kV. Son secondaire compte 9 500 spires. Combien en compte le primaire ? Quel est le rapport N₂ / N₁ ?
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Le rapport des tensions vaut 38020 = 19, donc N₂ / N₁ = 19. Le primaire compte N₁ = 9 50019 = 500 spires. Comme N₂ > N₁, il s'agit d'un transformateur élévateur.