Transformateur variable
les autotransformateurs variable de type "variac"
Electricité
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Les transformateurs variables ou alternostats permettent de faire varier en continu la tension de sortie. Ils existent en version monophasée et triphasée.
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Les transformateurs variables sont en fait des autotransformateurs: ils n'ont qu'un bobinage, qui sert à la fois de primaire et de secondaire. Il n'y a donc pas d'isolation entre le primaire et le secondaire. Ces transformateurs ne sont à priori pas destinés aux application à haute tension.

La caractéristique principale de l'alternostat, c'est le balai qui va prélever une partie plus ou moins grande de la tension. Le transformateur est construit sous forme d'un transfo toroïde avec les spires apparentes et dont le vernis est éliminé sur une petite distance pour permettre de prélever la tension.

La puissance que l'autotransformateur variable peut fournir est généralement limitée par le courant maximum qui peut passer par le balais et par la tension de fonctionnement. L'autotransformateur double qui est montré est conçu pour du 230V avec un courant de 7A. Ce transformateur peut donc fournir une puissance de 1.6kVA (par phase).

Le second autotransfo variable à droite en bas de page peut fournir un courant de 60A. Normalement la tension est prélevée sur le bord extérieur du transfo (indiqué en rouge), mais dans le cas où un courant important est nécessaire, le courant est prélevé sur la surface extérieure (en vert).

Branchements (monophasé)

En plus du balais (qui forme la sortie phase), nous avons une connection de neutre (entrée et sortie) et une connection de phase (entrée), donc au minimum trois connecteurs, dont le neutre sert pour l'entrée et la sortie.

Certains alternostats ont des connections supplémentaires permettant d'utiliser le transformateur comme un transfo survolteur ou dévolteur. Il est souvent possible d'obtenir une tension en sortie plus élevée que la tension en entrée, par exemple 230V en entrée et jusqu'à 250V en sortie.

Monophasé ou triphasé

Il existe aussi bien des autotransformateurs variables qui fonctionnent en monophasé qu'en triphasé. Le transformateur triphasé ne doit pas nécessairement se composer de trois bobinages, on peut facilement utiliser un bobinage fantôme, mais la puissance disponible est alors moindre. Les balais sont déplacés simultamément pour obtenir la même tension sur les deux ou trois phases. Dans un montage à deux bobinages, il y a une phase commune en entrée et en sortie. Le modèle montré ici a une commande motorisée.

L'autotransformateur montré ici peut être branché en monophasé, il fournit alors deux fois 1.6kVA ou en triphasé avec bobinage fantôme où il fournit 3kVA (branchement triangle tronqué).

Branchement triangle tronqué ou étoile

Si on veut remplacer le bobinage fantôme par un troisième bobinage, il faut passer au branchement étoile. Les seules combinaisons possibles sont un branchement triangle et un double bobinage et un branchement étoile avec neutre et triple bobinage.

Avec un branchement triangle tronqué le neutre ne peut plus être utilisé après le transfo, puisque les trois phases ne sont plus identiques par rapport au neutre (tensions simples). Les tensions composées (de phase à phase) sont identiques.

En cas de branchement étoile sans neutre il faut que la consommation sur les trois phases sortantes soit identique pour éviter la destruction d'un des transfos à cause d'une tension trop élevée. L'utilisation du neutre est recommandé pour la sureté. Les trois tensions sont alors identiques.

Utilisation

Les gros alternostats ont un refroidisseur pour les balais: c'est la partie la plus résistive (et donc celle qui chauffe le plus). Voir seconde photo.

Les transformateurs variables sont principalement utilisés pour tester des appareils à une tension moindre ou plus élevée (application au laboratoire). Un transformateur ne modifie pas la forme de l'onde et est donc idéal dans cette situation.

Pour d'autres applications (industrie), par exemple la commande de moteurs, on utilise de plus en plus souvent des modules de commande électroniques qui sont moins lourds et qui permettent également de varier la fréquence (le rendement est alors meilleur avec un convertisseur de fréquence, surtout si le moteur doit régulièrement tourner à bas régime).

Les autotransformateurs variables ont un meilleur rendement que les résistances (rhéostats) utilisée pour régler il y a très longtemps l'éclairage sur scène et ne produisent pas de parasites comme les montages à triacs qui leur ont succédé.

Autres variateurs de tension

  • Dans le réseau de distribution (très fortes puissances) on utilise des régleurs en charge qui permet de modifier le rapport de transformation.

  • Pour les puissances élevées on utilise un régulateur à induction qui n'a pas de contacts par où passe le courant et sont donc plus fiables.

  • Pour les puissances moyennes on dispose de l'alternostat.

  • Pour les basses puissances, on utilisait jadis un rhéostat, il s'agit en fait d'une grosse résistance variable dont on prélève une partie de la tension. Le rgéostat correspond au potentiomètre de volume d'une radio, mais en plus puissant. Les plus gros rhéostats ressemblent à des alternostats, mais avec un rendement moins bons (pertes dans la résistance). Le seul avantage du rhéostat, c'est qu'il fonctionne aussi bien avec du continu que de l'alternatif.
Tous ces variateurs peuvent modifier la tension sans interruption de la fourniture de courant.



Le nom de "variac" que l'on rencontre parfois est une marque déposée d'autotransformateurs variables. C'est devenu un nom commun comme bic. Le nom correct est alternostat. Une autre marque assez connue est Powerstat.

En cas de besoin on peut réaliser soi-même un petit transformateur variable. Ce n'est possible que pour de la très basse tension (quelques volts) pour que le transfo n'aie qu'une seule couche bobinée au secondaire et que la tension entre spires ne soit pas trop élevée.

Le concepteur a utilisé ici une petite roue en métal pour faire contact. Assurez-vous que la roue est légèrement ronde pour qu'elle ne fasse contact qu'avec une ou deux spires.

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