L’autotransformateur est utilisé lorsqu’il est possible de renoncer à la séparation électrique du réseau d’alimentation (c’est-à-dire entre l’enroulement d’entrée et de sortie). Dans ce cas, les enroulements d’entrée et de sortie sont reliés électriquement. On distingue ici l’activité de passage et l’activité de construction, l’activité de passage étant toujours supérieure à l’activité de construction. Plus la différence entre la tension d’entrée et la tension de sortie est faible, plus la puissance de construction est faible.

La norme correspondante pour les autotransformateurs est EN 61558-2-13.

Définition et caractéristiques de base

Un autotransformateur – souvent appelé autotransformateur ou, au pluriel, autotransformateur – est un type particulier de transformateur (couramment appelé transformateur) dans lequel le primaire et le secondaire ne sont pas complètement séparés. Au lieu d’avoir deux enroulements séparés, on utilise un enroulement commun qui sert à la fois pour l’alimentation et la tension de sortie.

Cette conception fait qu’une partie de l’énergie électrique est transférée directement de l’entrée à la sortie, sans passer par un couplage magnétique complet. Il en résulte des avantages de conception, notamment en termes de taille, de poids et de matériaux utilisés. En même temps, l’efficacité est améliorée car il y a moins de pertes dans le noyau de fer et dans les enroulements. Cela rend l’autotransformateur particulièrement intéressant pour les applications dans lesquelles des puissances élevées doivent être transmises avec des différences de tension relativement faibles.

Fonctionnement

Le fonctionnement d’un autotransformateur est basé sur un enroulement commun avec plusieurs prises. Selon les points de prélèvement de la tension, la tension de sortie peut être supérieure ou inférieure à la tension d’entrée. Les différentes spires de l’enroulement déterminent en grande partie le rapport de tension.

Une partie de la puissance est transmise par induction, tandis qu’une autre partie circule directement dans l’enroulement. Cette combinaison de transmission directe et inductive est caractéristique et les distingue des transformateurs classiques à séparation galvanique des connexions.

Ce mode de fonctionnement particulier permet d’atteindre un meilleur rendement, car il y a moins de pertes d’énergie. En même temps, la conception permet une adaptation flexible aux différentes exigences de tension. La part de la puissance directement transmise est plus importante, en particulier lorsque les différences de tension sont faibles, ce qui augmente encore l’efficacité.

Prestation de passage et prestation de construction

Une caractéristique essentielle des Spartrafos est la distinction entre la puissance de passage et la puissance de construction.

La puissance totale transmise correspond à la puissance totale effectivement transmise entre l’entrée et la sortie. La puissance de construction, en revanche, décrit la puissance pour laquelle le transformateur doit être conçu, c’est-à-dire la puissance qui est effectivement transmise par le couplage magnétique.

Comme une partie de l’énergie est transmise directement, la puissance de construction est toujours inférieure à la puissance de passage. Cela permet d’utiliser moins de matériaux et d’obtenir des modèles plus compacts. Cet avantage est particulièrement évident lorsque les différences de tension sont faibles, car la puissance de construction est alors fortement réduite. Cela permet de réduire les coûts tout en réalisant des performances élevées. Dans la pratique, cette relation est un facteur décisif pour la conception et le dimensionnement des autotransformateurs.

Avantages des autotransformateurs

Les autotransformateurs offrent un certain nombre d’avantages par rapport aux transformateurs traditionnels :

• Moins de matériaux nécessaires (moins de cuivre et de fer)
• Conception plus compacte
• Meilleur rendement
• Moins de pertes
• Rentabilité pour les applications appropriées

Ces avantages sont particulièrement intéressants pour les applications qui ne nécessitent pas d’isolation galvanique. De plus, ils permettent une solution économique pour l’adaptation des tensions de réseau, par exemple de 230 volts à d’autres niveaux de tension. La réduction de l’encombrement peut également être un avantage décisif dans de nombreuses installations techniques.

Inconvénients et restrictions

Malgré ses avantages, un tel transformateur présente également quelques limites. Le principal inconvénient est l’absence d’isolation galvanique. Il existe donc une connexion électrique directe entre le côté entrée et le côté sortie.

Cela peut représenter un risque pour la sécurité dans certaines applications, en particulier lorsque des mesures de protection sont nécessaires pour les personnes ou les équipements sensibles. Les autotransformateurs ne doivent donc pas être utilisés partout, mais uniquement lorsque les exigences de sécurité le permettent.

Un autre inconvénient est que les perturbations ou les surtensions peuvent être transmises directement de l’entrée à la sortie. Les erreurs sur le réseau ont également un impact direct sur la sortie. Les mesures de protection doivent donc être soigneusement conçues, en particulier au niveau des connexions électriques et de chaque contact concerné.

Applications typiques

Les autotransformateurs sont utilisés dans de nombreux domaines où un ajustement de la tension est nécessaire, mais où aucune isolation électrique n’est requise. Les applications typiques sont :

• Adaptation de la tension dans les installations industrielles
• Démarrage de moteurs électriques (par ex. comme démarreur d’autotransformateur)
• Connexion de réseaux avec des niveaux de tension différents
• Alimentations réglables
• Installations et systèmes de test

Un exemple typique est l’adaptation des tensions de réseau dans les applications internationales. Dans les environnements de test également, des informations supplémentaires sur la tension et le courant sont collectées et analysées afin de garantir le bon fonctionnement des systèmes.

Différence avec les transformateurs de sécurité

Contrairement aux transformateurs de sécurité, l’autotransformateur ne présente pas de séparation galvanique entre le primaire et le secondaire. Alors que les transformateurs de sécurité sont spécialement conçus pour la protection des personnes et garantissent une isolation électrique sûre, l’autotransformateur met l’accent sur l’efficacité et l’économie de matériaux.

La conception de l’enroulement secondaire joue également un rôle important, notamment en termes de tension et de capacité de charge.

Il en résulte différents domaines d’application. Les transformateurs de sécurité sont principalement utilisés dans les applications critiques en termes de sécurité, tandis que les autotransformateurs sont plutôt utilisés dans les domaines techniques et industriels où d’autres mesures de protection s’appliquent.

Normes et réglementations

La norme pertinente pour les autotransformateurs est la norme EN 61558-2-13. Cette norme spécifie les exigences de conception, de sécurité et de fonctionnement.

Le respect de cette norme est important pour garantir une utilisation sûre et conforme aux normes. Elle définit entre autres des valeurs limites, des méthodes de test et des exigences en matière d’isolation. Les fabricants doivent s’y conformer strictement afin de garantir la sécurité de fonctionnement et la fiabilité des équipements.

Ces exigences sont souvent décrites et expliquées en détail dans la documentation technique ou dans un article d’accompagnement.

Formule de calcul et signification

La puissance type est calculée selon la formule suivante :

Puissance type = (1 – sous-tension / surtension) * puissance nominale

Cette formule montre que la puissance de construction requise dépend fortement du rapport entre la tension inférieure et la tension supérieure. Plus la différence entre ces deux tensions est faible, plus la puissance de construction nécessaire est faible.

C’est l’une des principales raisons pour lesquelles les autotransformateurs sont utilisés de manière particulièrement efficace pour les petites adaptations de tension. Dans la pratique, cela permet une conception très économique, en particulier dans les applications où les niveaux de tension sont pratiquement identiques.

Résumé

En résumé, l’autotransformateur est une solution efficace et économique pour adapter la tension lorsqu’une connexion électrique directe n’est pas nécessaire.

Grâce à sa conception spéciale, il permet de réduire les matériaux, les coûts et les pertes. En même temps, son utilisation nécessite une évaluation minutieuse des exigences de sécurité, car il n’y a pas de séparation électrique.

L’autotransformateur est donc un composant important pour le transfert efficace d’énergie et l’adaptation de différents niveaux de tension, en particulier dans les applications industrielles et les systèmes techniques.

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Veuillez consulter nos instructions pour l’utilisation d’autotransformateurs triphasés !