Rapport de transformation - Types de tests disponibles
Explication du rapport de transformation et de plusieurs méthodes pour obtenir les meilleures mesures
1. Introduction au rapport de tours
Les transformateurs sont utilisés dans une vaste gamme d'applications électriques ou électroniques, assurant des fonctions allant de l'isolation et de l'élévation ou de la diminution de la tension et du courant à la réjection du bruit, la mesure du signal, la régulation et une foule de fonctions propres à des applications spécifiques.
Pour vérifier qu'un transformateur répond 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 transformation, puis présentera quelques points supplémentaires à prendre en compte lors du test de cette caractéristique critique du transformateur.
2. Théorie de base
Le rapport de transformation d'un transformateur est défini comme le nombre de spires de son secondaire divisé par le nombre de spires de son primaire.
Le rapport de tension d'un transformateur idéal est directement lié au rapport de transformation : 
Le rapport de courant d'un transformateur idéal est inversement proportionnel au rapport de spires : 
Où Vs = tension secondaire, Is = courant secondaire, Vp = tension primaire, Ip = courant primaire, Ns = nombre de spires dans l'enroulement secondaire et Np = nombre de spires dans l'enroulement primaire.
Le rapport de transformation d'un transformateur définit donc ce 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 diminue 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 élèvera le courant.
Définitions du rapport de transformation de la tension et du courant
3. Facteurs influençant les mesures du rapport de virage
Avec un transformateur théorique « idéal », le rapport des spires physiques de chaque 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 spires physique de ces enroulements.
Malheureusement, les transformateurs « réels » 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 spires physique.
Le schéma suivant illustre les propriétés électriques d'un transformateur réel, avec le composant de transformateur idéal 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 cuivre) des enroulements primaire et secondaire.
- C1, C2 et C3 représentent la capacité entre les enroulements.
- Lp représente la perte dans le noyau d'inductance de magnétisation.
- Rp représente la perte du noyau à laquelle contribuent trois domaines : la perte par courants de Foucault (qui augmente avec la fréquence), la perte par hystérésis (qui augmente avec la densité de flux) et la perte résiduelle (en partie due à la résonance).
4. Types de tests de rapport de virage
Si l'on considère la gamme d'éléments représentés dans le schéma du transformateur et les exigences variables des différentes applications de transformateurs, on constate qu'aucune technique de mesure unique ne permettra de répondre pleinement à toutes les questions relatives au rapport de spires.
C’est pourquoi les testeurs de transformateurs de la série Voltech AT proposent cinq techniques de mesure du rapport de spires différentes, qui peuvent être sélectionnées individuellement pour répondre à des besoins spécifiques.
Les spécifications de base et la plage de mesure de tension/fréquence sont disponibles sur notre page de spécifications AT5600.
TR (rapport de tours)
Ce test alimente un enroulement choisi à une tension spécifiée et mesure la tension induite sur tout autre enroulement.
Les résultats sont ensuite présentés sous forme de ratio (par exemple 2:1, 5:1, etc.). Les testeurs Voltech AT procèdent ainsi 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).
Consultez la page du manuel d'utilisation de l'AT5600
TRL (rapport de spires par inductance)
Ce test alimente séparément deux enroulements sélectionnés et mesure la valeur d'inductance de chaque enroulement.
Les résultats sont ensuite présentés sous forme de 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).
Consultez la page du manuel d'utilisation de l'AT5600
LVOC (circuit ouvert basse tension)
Ce test applique une tension à l'enroulement primaire, mesure 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).
Consultez la page du manuel d'utilisation de l'AT5600
VOC (tension en circuit ouvert - AT5600 + AT3600 uniquement)
Ce test utilise le même principe que le LVOC, mais en utilisant un générateur de forte puissance, capable d'alimenter un enroulement à des tensions allant jusqu'à 270 V.
Ce test convient au contrôle des transformateurs de puissance basse fréquence.
La phase est également mesurée : « en phase » (polarité positive) et « en opposition de phase » (polarité négative).
Consultez la page du manuel d'utilisation de l'AT5600
VOCX (circuit ouvert avec source externe - AT5600 + AT3600 uniquement)
Ce test, qui est utilisé conjointement avec le dispositif d'interface CA Voltech.
Cela permettra de contrôler une source de courant alternatif 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).
Consultez la page du manuel d'utilisation de l'AT5600
5. Test de choix du rapport de virages approprié
Afin de déterminer quel type de test de rapport de transformation est le plus approprié pour un transformateur donné, un certain nombre de points doivent être pris en compte.
Le tableau ci-dessous présente chaque test avec une description, les spécifications associées et un résumé des avantages qu'il apporte.
Test | Description / Spécifications | Utilisation ou bénéfice |
|---|---|---|
| TR | Rapport entre les volts d'entrée et de sortie Plage de mesure : 1:30 à 30:1 ; Plage de tension : 1 mV à 5 V ; Plage de fréquence : 20 Hz à 3 MHz ; Précision : 0,1 % | Indique le véritable rapport électrique tel qu'il est attendu en fonctionnement lors de la mise sous tension d'un enroulement primaire. Le rapport mesuré avec ce test inclut donc les pertes normalement présentes dans le transformateur, ce qui se traduira par un rapport supérieur à celui des spires physiques, mais qui reflète le rapport de tension réel attendu par le concepteur. |
| TRL | Rapport de spires calculé à partir de l'inductance Plage de mesure : 1:30 à 30:1 ; Plage de tension : 1 mV à 5 V ; Plage de fréquence : 20 Hz à 3 MHz ; Précision : 0,1 % | Réduit l'effet des pertes du transformateur sur le rapport de spires mesuré, offrant ainsi une approximation plus proche du rapport de spires physique. Ceci est particulièrement avantageux lorsque ce sont les spires réelles qui intéressent, mais que le transformateur présente une proportion importante d'inductance de fuite, ce qui peut avoir un effet significatif sur le rapport de tension. |
| COVL | 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 à 5 V ; Plage de fréquence : 20 Hz à 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 des limites de test lorsque les spécifications du transformateur ont été déduites de mesures au 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 à 600 V ; Plage de fréquence : 20 Hz à 1 MHz ; Précision : 0,1 % | Permet de tester des transformateurs de puissance dont la capacité dépasse celle des tests de COV. En contrôlant une source d'alimentation externe avec le dispositif d'interface CA Voltech, le test VOCX assure 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 | Permet de tester des transformateurs de puissance dont la capacité dépasse celle des tests de COV. En contrôlant une source d'alimentation externe grâce au dispositif d'interface CA Voltech, le test VOCX assure un test entièrement automatisé des transformateurs de puissance à leur tension de service spécifiée. |
6. Conclusion sur le test du rapport de virages
Bien que le rapport de transformation soit une fonction bien connue et fondamentale d'un transformateur, il apparaît que tester efficacement cette fonction nécessite la prise en compte de nombreux aspects.
En proposant une gamme flexible d'options de test de rapport de transformation, le Voltech AT5600 offre aux concepteurs et aux fabricants la possibilité de sélectionner les tests les plus appropriés pour toute conception de transformateur et ainsi d'optimiser la qualité et l'efficacité de leur processus de test.
Si vous avez des questions sur les autres fonctions de test disponibles pour les testeurs de transformateurs de la série Voltech AT, n'hésitez pas à nous contacter.