Rapport de rotation - Types de tests disponibles
Une explication du rapport de rotation et plusieurs méthodes pour obtenir les meilleures mesures
1. Introduction au rapport de rotation
Les transformateurs sont utilisés dans une large gamme d'applications électriques ou électroniques, offrant des fonctions allant de l'isolation et de l'augmentation ou de la diminution de la tension et du courant au rejet du bruit, à la mesure du signal, à la régulation et à une multitude de fonctions propres à des applications spécifiques.
Afin de tester qu'un transformateur répondra à ses spécifications de conception, un certain nombre de fonctions doivent être testées et l'un des tests les plus couramment utilisés est le rapport de transformation.
Cette note technique passera brièvement en revue la théorie de base du rapport de tours, puis présentera quelques problèmes supplémentaires qui devraient être pris en compte lors du test de cette caractéristique critique du transformateur.
2. Théorie de base
Le rapport de tours d'un transformateur est défini comme le nombre de tours sur son secondaire divisé par le nombre de tours sur son primaire.
Le rapport de tension d'un transformateur idéal est directement lié au rapport de tours : 
Le rapport de courant d'un transformateur idéal est inversement proportionnel au rapport de tours : 
Où Vs = tension secondaire, Is = courant secondaire, Vp = tension primaire, Ip = courant primaire, Ns = nombre de tours dans l'enroulement secondaire et Np = nombre de tours dans l'enroulement primaire.
Le rapport de transformation d'un transformateur définit donc le transformateur comme élévateur ou abaisseur.
Un transformateur élévateur est un transformateur dont la tension secondaire est supérieure à sa tension primaire et un transformateur qui augmente la tension abaissera le courant.
Un transformateur abaisseur est un transformateur dont la tension secondaire est inférieure à sa tension primaire et un transformateur qui abaisse la tension augmentera le courant.
Définitions du rapport de transformation de la tension et du courant
3. Facteurs affectant les mesures du rapport de rotation
Avec un transformateur théorique « idéal », le rapport des tours physiques sur n’importe quel enroulement pourrait être établi simplement en mesurant la tension de sortie RMS sur un enroulement, tout en appliquant une tension d’entrée RMS connue d’une fréquence appropriée à un autre enroulement.
Dans ces conditions, le rapport des tensions d'entrée et de sortie serait égal au rapport de tours physiques de ces enroulements.
Malheureusement, les « vrais » transformateurs présentent un certain nombre de propriétés électriques qui entraînent un rapport de tension ou de courant qui peut ne pas être égal au rapport de tours physique.
Le schéma suivant illustre les propriétés électriques d'un transformateur réel, avec le composant idéal du transformateur représenté au centre, ainsi que les composants électriques qui représentent diverses propriétés supplémentaires du transformateur. 
- L1, L2 et L3 représentent l'inductance de fuite primaire et secondaire causée par un couplage magnétique incomplet entre les enroulements.
- R1, R2 et R3 représentent la résistance (ou perte de cuivre) des enroulements primaires et secondaires.
- C1, C2 et C3 représentent la capacité inter-enroulements.
- Lp représente la perte du noyau de l'inductance magnétisante.
- Rp représente la perte de noyau à laquelle contribuent trois zones, la perte par courants de Foucault (augmente avec la fréquence), la perte par hystérésis (augmente avec la densité de flux) et la perte résiduelle (en partie due à la résonance).
4, Types de tests de rapport de rotation
En considérant la gamme d'éléments représentés dans le schéma du transformateur et en considérant également les exigences variables des différentes applications du transformateur, on peut constater qu'aucune technique de mesure unique ne satisfera entièrement toutes les questions relatives au rapport de tours.
Pour cette raison, les testeurs de transformateurs de la série Voltech AT offrent cinq techniques de mesure du rapport de transformation différentes, qui peuvent être sélectionnées individuellement pour répondre à des besoins spécifiques.
Les spécifications de base et la plage de mesure de tension/fréquence peuvent être consultées sur notre page de spécifications AT5600
TR (rapport de tours)
Ce test alimente n’importe quel enroulement choisi à une tension spécifiée et mesure la tension induite sur n’importe quel autre enroulement.
Les résultats sont ensuite présentés sous forme de ratio (par exemple 2:1, 5:1, etc.). Les testeurs Voltech AT le font en divisant une tension par l'autre tout en compensant la résistance de l'enroulement.
La phase est également mesurée : « en phase » (polarité positive) et « en opposition de phase » (polarité négative).
Voir la page du manuel d'utilisation de l'AT5600
TRL (rapport de tours par inductance)
Ce test alimente séparément deux enroulements sélectionnés et mesure la valeur d'inductance de chaque enroulement.
Les résultats sont ensuite présentés sous la forme d'un rapport de tours (par exemple 2:1, 5:1, etc.) calculé à partir de la racine carrée des valeurs d'inductance.
La phase est également : « en phase » (polarité positive) et « en opposition de phase » (polarité négative).
Voir la page du manuel d'utilisation de l'AT5600
LVOC (circuit ouvert basse tension)
Ce test applique une tension à l'enroulement primaire, lit la tension induite dans l'enroulement secondaire et présente les résultats sous forme de tension secondaire (par exemple 2,545 V).
La phase est également mesurée : « en phase » (polarité positive) et « en opposition de phase » (polarité négative).
Voir la page du manuel d'utilisation de l'AT5600
VOC (tension en circuit ouvert - AT5600 + AT3600 uniquement)
Ce test utilise le même principe que LVOC mais en utilisant un générateur de haute puissance, capable d'alimenter un enroulement à des tensions allant jusqu'à 270 V.
Le test est adapté pour tester les transformateurs de puissance basse fréquence.
La phase est également mesurée : « en phase » (polarité positive) et « en opposition de phase » (polarité négative).
Voir la page du manuel d'utilisation de l'AT5600
VOCX (circuit ouvert de tension avec source externe - AT5600 + AT3600 uniquement)
Ce test, utilisé en conjonction avec le dispositif d'interface AC Voltech.
Cela contrôlera une source CA externe ou un transformateur élévateur pour tester des transformateurs de puissance et de tension plus élevées jusqu'à 600 V et 10 A.
La phase est également mesurée : « en phase » (polarité positive) et « en opposition de phase » (polarité négative).
Voir la page du manuel d'utilisation de l'AT5600
5. Choisir le bon test de rapport de rotation
Afin de déterminer quel type de test de rapport de tours est le plus approprié pour un transformateur particulier, un certain nombre de questions doivent être prises en compte.
Le tableau ci-dessous présente chaque test avec une description, les spécifications associées et un résumé de l’avantage apporté par ce test.
Test | Description / Spécification | Utilisation ou avantage |
|---|---|---|
| TR | Rapport entre les volts d'entrée et de sortie Plage de mesure : 1:30 à 30:1 Plage de tension : 1 mV - 5 V Plage de fréquence : 20 Hz - 3 MHz Précision : 0,1 % | Affiche le véritable rapport électrique tel que prévu lors du fonctionnement lors de la mise sous tension d'un enroulement primaire. Le rapport mesuré avec ce test inclut donc les pertes normalement trouvées dans le transformateur, ce qui entraînera un rapport supérieur à celui des spires physiques mais reflète le rapport de tension réel attendu par le concepteur. |
| TRL | Rapport de tours calculé à partir de l'inductance Plage de mesure : 1:30 à 30:1 Plage de tension : 1 mV - 5 V Plage de fréquence : 20 Hz - 3 MHz Précision : 0,1 % | Réduit l'effet sur le rapport de tours mesuré des pertes du transformateur, donnant une approximation plus proche du rapport de tours physique. Ceci est particulièrement utile lorsque les tours réels sont intéressants, mais que le transformateur présente une grande proportion d'inductance de fuite qui peut avoir un effet significatif sur le rapport de tension. |
| COVG | Tension de sortie mesurée avec une entrée basse tension Plage de mesure : 100 μV à 650 V (100 μV à 5 V ATi) Plage de tension : 1 mV - 5 V Plage de fréquence : 20 Hz - 3 MHz Précision : 0,1 % | Similaire à TR mais présente la tension de sortie réelle plutôt que le rapport de tension. Cela simplifie la saisie de la limite de test lorsque la spécification du transformateur a été dérivée de mesures de voltmètre. |
| COV | Tension de sortie mesurée avec une entrée haute tension externe Plage de mesure : 100 μV à 650 V Plage de tension : 5 V - 600 V Plage de fréquence : 20 Hz - 1 MHz Précision : 0,1 % | Offre la possibilité de tester les transformateurs de puissance dont la capacité de test des COV est supérieure. En contrôlant une source d'alimentation externe avec le dispositif d'interface AC Voltech, le test VOCX fournit un test entièrement automatique des transformateurs haute puissance à leur tension de fonctionnement spécifiée. |
| VOCX | Tension de sortie mesurée avec une entrée haute tension externe Plage de mesure : 100 μV à 650 V | Offre la possibilité de tester les transformateurs de puissance dont la capacité de test des COV est supérieure. En contrôlant une source d'alimentation externe avec le dispositif d'interface AC Voltech, le test VOCX permet de tester entièrement automatiquement les transformateurs haute puissance à leur tension de fonctionnement spécifiée |
6. Conclusion sur les tests du rapport de rotation
Bien que le rapport de tours soit une fonction bien connue et très fondamentale dans un transformateur, on peut voir que tester efficacement cette fonction nécessite la prise en compte de nombreux problèmes.
En offrant une gamme flexible d'options de test de rapport de tours, le Voltech AT5600 offre aux concepteurs et aux fabricants la possibilité de sélectionner les tests les plus appropriés pour toute conception de transformateur et donc d'optimiser la qualité et l'efficacité de leur processus de test.
Si vous avez des questions sur l'une des autres fonctions de test disponibles pour les testeurs de transformateurs de la série Voltech AT, n'hésitez pas à nous contacter.