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Dernière mise à jour : 12/08/2006
Présentation
Il existe
une multitude de
transformateurs. De type standards, à souder sur CI ou à
étrier, de type torique, ou de type "R", on trouve des
modèles de faibles ou grandes dimensions... Au
critère dimensions s'ajoute un critère de taille
(si je puis dire), celui des enroulements : simple enroulement, simple
enroulement avec une ou plusieurs prises intermédiaires, deux
enroulements ou plus totalement distincts. Et ce pour le primaire et le
secondaire. Cette page a été écrite pour essayer
d'éclaircir un peu la situation, en visitant les
modèles les plus courants et en décrivant comment les
raccorder. Avec cette base, vous devriez
être en mesure de reconnaitre un primaire d'un secondaire, de ne
pas vous tromper avec le sens des enroulements quand il faut en
interconnecter plusieurs, et comprendre les cablages que l'on peut
réaliser avec des transformateurs plus complexes.
Rappel
Comme il l'a été déjà dit sur la page Transformateurs,
un
transformateur est doté d'au moins deux enroulements : un
enroulement Primaire (pour simplifier on l'apelle souvent Le Primaire),
et un enroulement Secondaire (que l'on nomera Le Secondaire). Le
primaire correspond à l'entrée du transformateur : c'est
sur lui qu'on applique la tension que l'on veut transformer (ou
isoler). Le secondaire est la sortie du transformateur : c'est
là que l'on récupère la tension transformée
(ou isolée), augmentée ou diminuée selon le
besoin. Par exemple, un transformateur d'alimentation classique peut
comporter un primaire destiné à recevoir le 230V du
réseau EDF (ou d'un autre réseau, je n'ai rien contre),
et un secondaire délivrant une tension de 12V. Il n'est pas
injuste de dire que ce transformateur transforme le 230V en 12V.
Comment distinguer le primaire du secondaire ?
Il existe deux moyens simples : avec un ohmetre, et avec ses yeux.
Avec un ohmètre
Partons de l'hypothèse que le transformateur en question est un
transformateur d'alimentation, abaisseur de tension. Dans ce cas,
l'impédance du primaire est plus importante que celle du
secondaire. Une simple mesure de la résistance ohmique des
bobinages permet donc de faire la distinction : la résistance
ohmique (en continu) du primaire est plus grande que celle du
secondaire. Ainsi, si vous mesurez d'un côté 35 ohms et de
l'autre côté 180 ohms, l'enroulement qui fait 180 ohms est
le primaire et l'enroulement qui fait 35 ohms est le secondaire.
Remarque : plus la puissance du transformateur (exprimé en Watts
ou en VA) est importante, et plus le transformateur est gros, et plus
les fils ont un diamètre important.
Avec ses yeux
Restons-en avec l'hypothèse que le transformateur en question
est un transformateur d'alimentation, abaisseur de tension. Dans ce
cas, la section (le diamètre) du fil utilisé pour le
primaire est plus faible que la section du fil utilisé pour le
secondaire. Sur les gros plans des contacts de transfo ci-dessous, on
voit nettement la différence (primaire à gauche en fil
fin, et secondaire à droite, en fil plus gros).
Sur les photos ci-dessous (de transfos toriques), on peut aussi faire
la distinction en regardant la taille de la gaine de chaque fils. Sur
la photo de gauche, on constate que les fils noir, marron, rouge et
orange sont moins gros que les fils jaune, vert, bleu et violet.
Tiens... noir, marron, rouge, orange, jaune, vert, bleu et violet...
cela ne vous rappelle rien ? Et oui, certains constructeurs ont eu la
bonne idée de coder les primaires et secondaires avec le code
de
couleur des résistances ! Notez que cela est moins
évident sur la photo de droite...
Parfois, le cablage et/ou les tensions sont directement indiqués
sur le transfo lui-même, ce qui avouons-le est bien le plus
pratique !
Malheureusement le codage couleur n'est pas
généralité et l'inscription sur le transfo
lui-même manque parfois. Dans ce cas, il faut s'en
référer aux données du fabricant, ou se fier
à la section des fils ou à la résistivité
des enroulements, comme dit précédemment.
Primaire simple, Secondaire simple
C'est le cas le plus simple, deux bornes à relier pour le
primaire, et autant pour le secondaire. La seule
nécessité
est de savoir comment distinguer le primaire du secondaire (voir
ci-avant). Un
tel transformateur, idéal pour la réalisation d'une
alimentation simple (par exemple 9V ou 15V), peut se présenter
de la façon suivante.
Primaire simple, Secondaire simple à prise
intermédiaire
Ici nous n'avons toujours qu'un seul primaire simple, mais le
secondaire est séparé en deux parties, les deux parties
étant en contact électrique, plus précisement en
série, c'est à dire non
isolées entre elles. On parle ici de secondaire à prise
intermédiaire ou encore de secondaire à point milieu. En
règle générale, les deux secondaires
délivrent des tensions identiques, mais ce n'est pas une
obligation. Le point milieu permet la conception d'alimentations
symétriques, par exemple +15V et -15V, avec cela va de soi,
l'adjonction de diodes de redressement, de condensateurs de filtrage et
de régulateurs de tension.
Primaire simple à prise intermédiaire, Secondaire
simple
Transfo à secondaire simple, mais avec un primaire doté
d'une prise intermédiaire. En règle
générale, les deux primaires sont prévus pour
recevoir la même tension, mais là aussi ce n'est pas
obligatoire. Il est
possible d'utiliser ce type de transfo aussi bien sur le réseau
EDF de 230V, que sur un réseau américain de 115V. Prenons
l'exemple du transfo photographié ci-dessous à droite.
Dans le
premier cas (230V), le secteur doit arriver sur les deux broches
extrêmes (0V et 220V), alors que dans le second cas (115V), le
secteur doit
arriver entre la broche intermédiaire (115V) et la borne 0V (la
borne 220V doit
rester inutilisée). A noter que dans le cas présent, et
même si le point central n'est pas noté 110V, le secteur
115V pourrait aussi bien être raccordé entre les deux
bornes 220V et 115V, on aurait quasiment la même chose en sortie.
Primaire simple à prise intermédiaire, Secondaire
simple à prise intermédiaire
Nous avons ici le cas d'un transformateur qui n'est ni plus ni moins
qu'un "résumé" des deux cas précédents. Un
point intermédiare existe au primaire et au secondaire.
Primaire simple, Secondaire double
Contrairement aux enroulements à prise intermédiaire,
deux enroulements séparés sont totalement isolés
entre eux, et permettent certains montages interdits avec les autres.
La photo ci-dessous à droite, qui représente un transfo
avec deux secondaires de 12V chacun (ne tenez pas compte de
l'indication donnée sur le schéma électronique de
gauche, c'est plus pour la forme que pour les valeurs de tension),
laisse visiblement apparaitre les 4 broches des secondaires (2 x 2) en
bas, et les deux broches du primaire en haut. Ce type de transformateur
autorise la mise en parallèle des deux secondaires, ce qui
permet de doubler la capacité en courant tout en conservant la
tension d'un seul secondaire (voir interconnection des enroulements).
Ce que n'autorise pas le secondaire à point milieu.
Primaire double, Secondaire simple
Le fait d'avoir deux enroulements séparés au primaire
plutôt que d'avoir un seul enroulement avec point milieu permet
en théorie de les relier en parallèle. En France, vous
n'aurez pas à le faire, puisque la tension à appliquer au
primaire est de 230V : vous devrez donc raccorder les deux enroulements
primaires en série.
Primaire double, Secondaire double
Mêmes remarques que ce qui a été dit auparavant
pour les enroulements primaires doubles et enroulements secondaires
doubles.
Interconnection des enroulements
Il est possible de raccorder de différentes manières des
enroulements séparés. Les cablages qui viennent tout de
suite à l'esprit sont bien sûr le cablage en
parallèle et le cablage en série. Dans les explications
qui vont suivre, les secondaires associés sont de même
type (même tension, même courant max).
Primaires
- Cablage en parallèle
Cette configuration de cablage est typique de ce que l'on doit
réaliser pour le raccord à un réseau 115V. Notez
sur la photo de gauche la façon dont sont reliés les deux
primaires : leur mise en parallèle ne doit pas se faire
n'importe comment, les enroulements doivent être dans le
même sens pour que le fonctionnement soit normal. Voir aussi
Comment reconnaitre le sens des enroulements ?
Primaires
- Cablage en série
Cette configuration de cablage est typique de ce que l'on doit
réaliser pour le raccord à un réseau 230V. Comme
pour la mise en parallèle des primaire, le raccordement des
broches de chaque enroulement à son importance, il faut
là aussi respecter le sens de leur enroulement.
Secondaires
- Cablage isolé
Le cablage isolé permet de disposer de deux sources de tension
totalement indépendantes, qui pourront par la suite être
combinées
selon les besoins. On peut par exemple utiliser cette configuration de
cablage pour réaliser deux alimentations continues totalement
indépendantes (2 x 12Vcc par exemple) dont les sorties pourront
être combinées en série ou en parallèle.
Secondaires
- Cablage
en série avec point milieu
Ce type de cablage permet de disposer de deux tensions identiques en
valeur mais opposées en phase, et est classiquement
utilisé pour la
réalisation d'alimentations continues symétriques. Dans
cette configuration, on ne gagne rien ni en tension, ni en courant. Les
deux sources de tensions ne sont pas isolées, tous les cablages
ne seront pas permis.
Secondaires
- Cablage
en parallèle
Le cablage en parallèle de secondaires permet d'additionner les
courants
disponibles en sortie du transfo, en conservant la même tension
de
sortie. Par exemple, si l'on dispose de deux secondaires de 12V / 1A
chacun, on obtient en les combinant en parallèle, un secondaire
unique équivalent de 12V / 2A. Remarque : les deux enroulements
secondaires ne sont jamais parfaitement identiques. Quand ils sont trop
différents (ce qui n'est heureusement pas trop souvent le cas),
un enroulement peut fournir du courant à l'autre, ce qui
provoque des pertes inutiles.
Secondaires
- Cablage
en série
Le cablage en série de secondaires permet d'additionner la
tension
disponible en sortie du transfo, en conservant le même courant
maximal de
sortie. Par exemple, si l'on dispose de deux secondaires de 12V / 1A
chacun, on
obtient en les combinant en série, un secondaire unique
équivalent de 24V / 1A.
Comment reconnaitre le sens des enroulements ?
Pourquoi se soucier du sens de l'enroulement des fils constituant les
primaires et secondaires d'un transformateur ? Et bien parce que cela
est primordial si vous souhaitez raccorder plusieurs primaires entre
eux ou plusieurs secondaires entre eux. Un mauvais cablage peut
conduire à la création de champs magnétiques
opposés au sein du composant, ce qui dans le meilleurs des cas
conduit à obtenir une tension nulle au secondaire. Dans le pire
des cas (notement pour les petits transfos avec des fils très
fins), le composant surchauffe et grille.
Sur ce schéma de
gauche, le début de
chaque enroulement est représenté par un point. Ce point
(parfois une étoile) est parfois dessiné sur le
transformateur lui-même,
mais ce n'est malheureusement pas toujours le cas. Il est aussi
à noter que ce point n'est pas
toujours représenté dans les schémas
électroniques faisant usage de transfo (moi-même ne pense
pas toujours à le mettre).
Sur
cette photo de gauche, rien n'indique le sens des enroulements.
Cependant, dans la très grande majorité des cas, le sens
des enroulements est le même pour chaque enroulement de la
section primaire, et le même pour chaque enroulement de la
section secondaire. Ce qui aide à s'y retrouver physiquement,
puisqu'il suffit de se dire que les deux enroulements sont identiques
et disposés côte à cote. Dans l'exemple ci-contre,
il y a deux enroulements primaires de 110V, chacun occupe 2 broches de
raccordement (la photo laisse apparaitre 6 broches, mais seules quatre
sont réellement raccordées). Ainsi, la première
broche correspond au début de l'enroulement primaire N°1, la
seconde broche correspond à la fin de l'enroulement primaire
N°1, la troisième broche correspond au début de
l'enroulement primaire N°2,
et la quatrième broche correspond à la fin de
l'enroulement primaire N°2.
Je possède un
transformateur
torique à
deux secondaires, que je souhaite utiliser pour réaliser une
alimentation symétrique (2 x 15V avec point milieu), et les
seules indications que j'ai sont celles données par le
constructeur et qui sont les suivantes. Comment
cabler les secondaires ?
Indications données par le fabricant :
- Primaire: noir - noir : 1 x 230V / brun - brun : 1 x 110V
- Secondaire: *rouge - jaune / *bleu - gris
Là, ce n'est pas trop compliqué. Si l'enroulement
primaire doit être raccordé au réseau EDF 230V, il
faut utiliser les deux fils noirs. Le premier secondaire est disponible
entre les deux fils rouge et jaune, et le deuxième secondaire
est disponible entre les deux fils bleu et gris. Les fils rouges et
bleu sont "marqués" d'une étoile, qui précise le
début de l'enroulement. Ce début d'enroulement est
parfois noté "Start" par le fabricant, et qui au lieu
d'être francisé en "Démarrage" ou
"Début", est parfois maladroitement traduit en "Marche". Les
deux fils jaune et bleu devront
ainsi être raccordés pour former le point commun (masse),
et les deux fils rouge et gris seront les "extrémités"
qui seront connectés au pont de diodes qui permettra le
redressement des deux alternances.
Je possède un
transformateur
torique à deux secondaires, que je souhaite utiliser pour
réaliser une alimentation symétrique (2 x 15V avec point
milieu), mais je ne connais pas
le sens des enroulements et aucune indication n'est donnée.
Comment faire ?
Si pour les transfos "rectangulaires" il reste assez facile de
repérer le sens des enroulements en se fiant à la
position physique des plots de raccordement, il n'en est pas de
même pour les transfos toriques dont les fils sortent de
façon généralement regroupée. Il existe une
petite astuce consistant à raccorder les deux secondaires entre
eux en passant par des résistances pour limiter le cas
échéant le débit en courant, et de mesurer la
tension en alternatif en sortie
du point de sommation, comme le montre le schéma ci-dessous.
Si la tension mesurée est égale ou
légèrement supérieure à celle attendue,
cela signifie que les deux enroulements ont été
cablés en parallèle avec le sens des enroulements
correct, comme l'indique le schéma qui suit :
Si la tension mesurée est faible ou nulle (inférieure au
dizième de ce que l'on attend), cela signifie que les deux
enroulements ont été cablés en parallèle
avec le sens des enroulements opposés, comme l'indique le
schéma qui
suit :
Bon, j'admets que les schémas qui précèdent ne
sont pas pédagogiquement parfaits, mais j'espère tout de
même que vous comprenez l'idée que je veux faire passer.
Exemple de cablage au secteur
Voici un exemple avec un transfo doté de deux primaires et de
deux secondaires. Les deux enroulements primaires de 110V sont
reliés en série, ce qui est visible sur le schéma
et sur la photo du transfo montré à l'envers.
Remarque :
sur la photo qui
précède, le disque rouge relié au primaire est une
varistance, ce composant n'est pas obligatoire.
