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Electronique > Bases / Théorie > Câblages transformateurs

Dernière mise à jour : 22/02/2015

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 230 V du réseau EDF (ou d'un autre réseau, je n'ai rien contre) et un secondaire délivrant une tension de 12 V. Il n'est pas injuste de dire que ce transformateur transforme le 230 V en 12 V.

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 élevée, et plus le transformateur est gros, et plus les fils ont un diamètre élevé.

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 broches du transformateur 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 (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 câblage et/ou les tensions sont directement indiqués sur le transfo lui-même, ce qui avouons-le, est bien pratique !



Malheureusement le "codage couleur" n'est pas une 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, on trouve 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 9 V ou 15 V), 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 +15 V et -15 V, 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 230 V, que sur un réseau américain de 115 V. Prenons l'exemple du transfo photographié ci-dessous à droite. Dans le premier cas (230 V), le secteur doit arriver sur les deux broches extrêmes (0 V et 220 V), alors que dans le second cas (115 V), le secteur doit arriver entre la broche intermédiaire (115 V) et la borne 0 V (la borne 220 V doit rester inutilisée). 

 

A noter que dans ce cas précis, et même si le point central n'est pas noté 110 V, le secteur 115 V pourrait aussi bien être raccordé entre les deux bornes 220 V et 115 V, on aurait normalement la même tension en sortie (secondaire).

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 intermédiaire est présent au primaire et au secondaire.

Primaire simple, deux Secondaires isolés

Contrairement aux enroulements à prise intermédiaire, deux enroulements séparés sont totalement isolés entre eux et permettent certains montages qui sont interdits avec les autres. La photo ci-dessous à droite, qui représente un transfo avec deux secondaires de 12 V 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 apparaître 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).

Deux Primaires isolés, 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 230 V : vous devrez donc raccorder les deux enroulements primaires en série.

Deux Primaires isolés, deux Secondaires isolés

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 câblages qui viennent tout de suite à l'esprit sont bien sûr le câblage en parallèle et le câblage en série. Dans les explications qui vont suivre, les secondaires associés sont de même type (même tension, même courant max).

Primaires - Câblage en parallèle

Cette configuration de câblage est typique de ce que l'on doit réaliser pour le raccord à un réseau 115 V.
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 un fonctionnement correct et sans risque. Voir aussi Comment reconnaître le sens des enroulements ?

Primaires - Câblage en série

Cette configuration de câblage est typique de ce que l'on doit réaliser pour le raccord à un réseau 230 V. Comme pour la mise en parallèle des primaires, le raccordement des broches de chaque enroulement à son importance, il faut là aussi respecter leur sens.

Secondaires - Câblage isolé

Le câblage 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 câblage pour réaliser deux alimentations continues totalement indépendantes (2 x 12 Vcc par exemple) dont les sorties pourront ensuite, si on le désire, être combinées en série ou en parallèle.

Secondaires - Câblage en série avec point milieu

Ce type de câblage 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 câblages ne seront pas permis (on ne peut pas mettre les deux sorties en parallèle).

Secondaires - Câblage en parallèle

Le câblage en parallèle des 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 12 V / 1 A chacun, on obtient en les combinant en parallèle, un secondaire unique équivalent de 12 V / 2 A. Remarque : les deux enroulements secondaires ne sont jamais parfaitement identiques. Quand ils sont trop différents (ce qui n'est heureusement pas souvent le cas), un enroulement peut fournir du courant à l'autre, ce qui provoque des pertes inutiles.

Secondaires - Câblage en série

Le câblage 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 12 V / 1 A chacun, on obtient en les combinant en série, un secondaire unique équivalent de 24 V / 1 A.

Attention, la mise en série des enroulements secondaires est parfois proscrite si le transformateur doit rester conforme à l'homologation VDE 0550. Pour exemple, cet extrait de la fiche produit d'un transfo de marque "Block" (Radiospare) moulé et prévu pour montage sur circuit imprimé :



J'avoue honteusement avoir déjà mis en série deux secondaires de 24 V pour élaborer une tension de 48 V destinée à des alimentations phantom pour microphone (après redressement et filtrage, la tension de 48 Vac avoisine les 70 Vdc, ça picote bien si on touche).

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 ou à un échauffement important. Dans le pire des cas (notamment les petits transfos avec des fils très fins), le composant 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 câbler 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.

Pas moyen de faire plus simple ?

Si, bien sûr. Vous pouvez câbler les deux secondaires en série, et mesurer la tension résultante :
- si elle est nulle ou faible, c'est que les enroulements sont branchés en sens opposés.
- si la tension est le double de celle de chaque secondaire, c'est que les enroulements sont branchés dans le même sens.

Oui, c'est bien plus simple que la méthode proposée ci-avant. Et si elle n'a pas été évoquée avant, c'est pour vous habituer à ne pas écouter les yeux fermés tout ce qu'on vous dit. Le bon sens n'est pas forcement inné mais il se développe...

Exemple de câblage au secteur

Voici un exemple avec un transfo doté de deux primaires et de deux secondaires. Les deux enroulements primaires de 110 V 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 composant en forme de disque rouge relié au primaire du transfo est une varistance chargée d'ecrêter des surtensions (ici à 250 Veff)? Ce composant n'est pas obligatoire.