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Auteur(s)
-
Jean-Pierre GROS : Service de technologie et transformateurs professionnels de l’Unité Groupe électronique de puissance, Thomson-CSF Radars et Contre-Mesures
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les transformateurs et inductances appartiennent à la famille des composants passifs et sont utilisés dans tous les domaines de l’électronique.
Différents domaines doivent être distingués :
-
la distribution industrielle (courants forts) ;
-
le professionnel ;
-
la micro-électronique ;
-
la très haute fréquence ;
pour lesquels ces composants ont un rôle fondamental dans le fonctionnement d’un convertisseur, l’isolement galvanique et le filtrage.
L’évolution technologique des transformateurs et inductances est liée actuellement à un besoin de miniaturisation (particulièrement observé dans les applications de télécommunications, aéroportées et grands publics) et de report en surface des composants sur circuits imprimés ou substrat métallique isolé.
De grands progrès ont été obtenus grâce à la montée en fréquence, l’association des technologies multicouches pour la réalisation des bobinages et le développement de nouveaux matériaux permettent de suivre cette évolution irréversible. Mais dans certains cas, les contraintes thermiques et d’isolement sont un frein à cette miniaturisation.
Aujourd’hui le coût des composants magnétiques dans les convertisseurs devient important ; aussi est-il nécessaire qu’un dialogue technique et économique s’instaure entre les électroniciens et les fabricants de composants.
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3. Transformateurs
Les transformateurs permettent de transmettre une puissance électrique. La tension et le courant alternatif fournis au primaire sont transformés en une ou plusieurs tensions secondaires générées par un ou des enroulements secondaires. Cette transformation se fait à travers un circuit magnétique; les primaires et les secondaires sont donc en général parfaitement isolés.
La figure 9 présente le schéma électrique d’un transformateur parfait.
Les transformateurs interviennent dans 3 domaines :
-
la distribution et la conversion de l’énergie ;
-
la réalisation de convertisseur ;
-
l’isolement galvanique.
3.1 Familles de transformateurs
On distingue deux grandes familles :
-
avec excitation symétrique du circuit magnétique ;
-
avec excitation asymétrique.
-
Avec excitation symétrique
Les transformateurs sont excités de telle sorte que le cycle d’hystérésis soit symétrique.
Ceci peut être obtenu :
-
soit avec une tension réseau alternative monophasée ou triphasée ;
-
soit par une tension ou un courant alternatif créé par un dispositif électronique (avec éventuellement une cellule résonnante) ;
-
soit en alimentant alternativement deux demi-primaires qui créent ainsi un flux alternatif (figure 10).
-
-
Avec excitation asymétrique
Il s’agit de transmettre une impulsion :
-
soit pour l’utiliser dans un convertisseur (convertisseur Forward) ;
-
soit pour commander des interrupteurs semi-conducteurs ;
-
soit pour en mesurer des caractéristiques (transformateur dit de courant) ;
-
soit pour commander des tubes HF.
L’isolement entre primaire et secondaire(s) est important.
On distingue :
-
les transformateurs de commande (impulsion de famille puissance) ;
-
les transformateurs d’impulsions de puissance ;
-
les transformateurs de convertisseur.
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Transformateurs
ANNEXES
Indirectement ouverte à la compétition internationale, l'industrie des transformateurs et inductances est aujourd'hui en pleine mutation. Elle doit s'adapter aux nouvelles exigences des marchés : innovation, miniaturisation, standardisation et automatisation.
Le nombre de fabricants diminue rapidement : la sous-traitance de proximité disparaît laissant la place aux fabricants structurés et spécialistes. L'estimation de la répartition du marché en valeur des différentes familles de bobinage est donnée à titre indicatif figure 1.
La répartition du marché français des bobinages et transformateurs par grands secteurs d'application est présentée figure 2.
L'activité de production en France était estimée à plus de 1,2 milliard de francs de chiffre d'affaires en 1995 (données SYCEP).
Ces résultats ne recouvrent pas la totalité de l'activité des entreprises qui peuvent avoir une production de composants destinés à leur usage interne et avoir une activité de revente de produits en provenance des sites de production hors de France.
Les figures 3 et 4 présentent l'origine des importations (en %) et la destination des exportations (en %) de bobinages.
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* - Les proceedings des conférences telles que EPF (Électronique de puissance du futur), HFPC (High Frequency Power Conference), PESC (Power Electronic Specialist Conference) présentent des articles intéressants sur les...
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