Pourquoi réaliser une alimentation continue ?

Salut et Bienvenue à nouveau sur mon blog pour encore une fois apprendre de l’électronique. Dans cet article vous aurez toutes les bases pour réaliser une alimentation continue de vous même et suivant votre demande ou celle de vos clients.

Les composants électroniques (transistor, circuits intègres,…) ne travaillent que lorsqu’ils sont alimentés par une source de tension continue semblable à celle fournie par une pile or nous voulons alimenter nos appareils électronique contenants les transistors, les circuits intègres au moyen de la tension secteur 220V ou 110V. A la fin de ce cours ,

L’utilisateur d’une radio ou d’un téléphone sait que pour les faire fonctionner, il suffit d’insérer une pile et qu’une fois celle-ci sera complétement déchargée il faudra la remplacer par une nouvelle à moins qu’elle ne soit rechargeable.  Les téléviseurs, les amplificateurs ainsi que les ordinateurs même branchés au secteur sont toujours alimentés en continu.

2. Réaliser les alimentations continues stabilisées

Pour cela, il faut donc transformer la tension secteur (alternative) à une tension continue, c’est le rôle d’une alimentation. Une alimentation sera donc alimenté par une tension alternative et nous fournir une tension continue à sa sortie. Pour qu’une alimentation produise cette tension, elle doit être composée d’ :

  • un transformateur (qui jouera le rôle d’abaisser la tension secteur à une tension requise),
  • un redresseur (qui convertit la tension de sortie du transformateur à une tension ayant un seul sens (unidirectionnelle)
  • Un système qui permettra d’éliminer les variations de sortie du redresseur puis
  • un régulateur de tension pour maintenir la tension plus constante à la sortie suivant soit la charge connectée à la sortie.

2.1 Le transformateur de tension

Le transformateur est un composant employé dans tous les appareils pour élever ou réduire la valeur de n’importe quelle tension alternative. Pour réaliser un transformateur, il faut avoir des  notions de base les électroaimants et le magnétisme.

Un transformateur est un circuit magnétique fait de tôles magnétiques sur lequel on a placé des bobines de fil de cuivre isolé par du verni.

réaliser une alimentation continue : symbole du transformateur

La bobine où arrive le courant est appelée “enroulement primaire”, celle qui produit une autre tension est appelée “secondaire”. Certains transformateurs possèdent plusieurs enroulements secondaires pour fournir plusieurs tensions en sortie.

Approfondir sur le transformateur !

Le courant alternatif qui circule dans l’enroulement primaire génère un flux magnétique variable dans le noyau. Cette variation de flux induit dans le secondaire un autre courant ou, si le circuit secondaire n’est pas raccordé à un récepteur, y induit une tension.

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On dit que le transformateur est à vide quand le circuit secondaire est ouvert. Il ne débite alors aucun courant. L’enroulement primaire se comporte dans ce cas comme une self en courant alternatif, une simple inductance qui s’oppose au passage du courant.

Le transformateur fonctionne en charge quand un récepteur est raccordé à sa sortie. Le

Courant débité par le secondaire crée alors un champ magnétique opposé au champ produit par le primaire. Il s’ensuit une augmentation du courant dans le primaire et en fin de compte il y aégalité quasi parfaite entre la puissance que génère le secondaire et la puissance consommée par l’enroulement primaire.

En toute rigueur, il y a bien quelques pertes entre la puissance que consomme l’enroulement primaire et celle qui sort du secondaire mais, en théorie du moins, on peut dire que :

                                   P1=P2 (1)

Les transformateurs ont un très bon rendement, de l’ordre de 99%

Les flux magnétiques produit par les courants primaires et secondaires s’annulent. Le flux généré par une bobine étant proportionnel au courant et au nombre de spires, on peut comprendre que :

                                   N1.I1=N2.I2  (2)

Ensuite on définit m le rapport entre le nombre de spires secondaire  sur le nombre de spires primaire qui est égale à la tension secondaire sur la tension primaire mais qui sera égal au courant primaire sur le courant secondaire, la caractéristique essentielle du transformateur. Si le nombre de spires au primaire est supérieur au nombre de spire secondaire, le transformateur est dit élévateur de tension, Si le nombre de spires au primaire est inférieur au nombre de spires secondaire alors le transformateur est dit abaisseur de tension (c’est le cas de tous les transformateurs que l’on trouve dans les adaptateurs de plusieurs appareils domestiques.).

Construction des transformateurs

Le schéma de principe qui nous a servi à présenter le transformateur est volontairement simplifié. Les deux enroulements y figurent chacun sur un noyau. Pratiquement, cette séparation n’est pas souhaitable. Elle faciliterait les fuites magnétiques, une partie des lignes de force du flux produit par chacune d’elles se refermeraient dans l’air sans passer dans chaque bobine et le transformateur fonctionnerait mal. Le circuit magnétique est formé d’empilements de tôles en forme de E et de I et les deux enroulements prennent place sur la partie centrale.

transformateur en forme U

Comment bobiner ? comment trouver les nombres des spires ?

En variant le rapport de nombres de spires entre enroulement primaire et secondaire, on obtiendra de l’enroulement secondaire du transformateur n’importe quelle valeur de tension. Si on applique un enroulement primaire du transformateur composé de  1100 spires une tension secteur de 220 volts, on obtiendra un rapport spires/volts de : 1100 : 220 = 5 spires par volts, c’est pourquoi si on voulait obtenir sur l’enroulement secondaire une tension de 12 volts, on devrait, en théorie bobiner : 5×12 = 60 spires, on contraire on voulait obtenir sur le secondaire une tension de 35 volts, on devrait, en théorie bobiner : 5×35 = 175 spires.

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Comment compenser les pertes en pratique ?

Dans la pratique pour compenser les pertes de transfert intervenu entre l’enroulement et secondaire, le nombre de spires par volts de l’enroulement secondaire doit être par 1, O69.Donc pour obtenir une tension de 12 volts, on ne devrait pas bobiner 60 spires mais : 12×5×1,06 = 63,6 spires, un résultat que l’on pourra arrondir par 64 spires. De même pour obtenir 35 volts, on devrait utiliser : 5×35×1,06 =185,5 spires, résultat qu’on pourra arrondir à 186 spires, car une demie bobine ne détermine une différence, en plus ou moins de 0,1 volts. En mesurant la tension d’un secondaire à vide c’est-à-dire sans relier un circuit absorbant du courant électrique, on trouvera une tension légèrement supérieure à celle que l’on a calculée, dès que l’on reliera à cet enroulement un circuit du courant, la tension tombera à la valeur nécessaire. Les transformateurs sont généralement utilisés pour abaisser du secteur 220 volts à des valeurs de 9, 12, 18, 24 ou 35 volts. Un transformateur peut parfois être utilisé pour obtenir le résultat inverse, c’est-à-dire fournir au secondaire une tension supérieur à celle appliqué au primaire, mais dans ce cas il faut tenir compte des pertes de tension de  transfert.

Les transformateurs a plusieurs sorties

Un transformateur peut disposer des plusieurs secondaires capable de fournir des tensions différentes de façon à pouvoir répondre à l’exigence d’un montage. On peut donc trouver dans le commerce un transformateur équipé d’un primaire et des plusieurs secondaires capables de fournir de tension différentes.

transformateur a plusieurs sorties

Les enroulements d’un transformateur abaisseur ses reconnaissent très facilement :

  • L’enroulement primaire est constitué des plusieurs spires de  fil fin et de ce fait présente une bonne résistance ohmique,
  • L’enroulement secondaire  est constitué des plusieurs spire de gros fil et donc présente une faible résistance ohmique.

Dimension et puissance d’un transformateur

Les dimensions de puissance varient selon leur puissance, les transformateurs de petites dimensions ne peuvent évidemment fournir que de petites puissances c’est-à-dire plus leur taille augmente plus la puissance augmente. Il est possible de déterminer en fonction du courant et de la tension débité par le secondaire,   la puissance en watt d’un transformateur

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Si l’on a un transformateur équipe de deux secondaires l’un capable de débiter 12 volts sous 1,3 ampères, et l’autre pouvant débiter 18 volts sous 0,5 ampères, pour connaitre sa puissance il suffit de multiplier la tension par le courant c’est-à-dire le volt par ampères (VA) Pour notre exemple on aura : 12×1,3 = 15,6 Watts et 18×0,5 = 9 watts puis on additionne les puissances débiter par les deux enroulements,  15,6+9= 24,6 Watts.

Pour les transformateurs ayant plusieurs secondaires, il est possible de, les  couplés en série pour augmenter la tension ou  les couples en parallèle pour augmenter le courant, pour une mise en série il faudra tenir compte de phases de chaque enroulement pour ne pas obtenir O volt en sortie de l’association.

2.2 Redresseur de tension

La tension prélevée sur  le secondaire d’un transformateur ne pourra jamais être utilisée pour alimenter les composants électroniques car ces composants demandent une tension semblable à celle fournie par une pile. Pour rendre une tension continue, il est nécessaire d’utiliser les diodes de redressement.

Redresseur monoalternance

Ce type de montage est aussi appelle redresseur à une alternance, Par définition on appelle redressement à une alternance  une opération qui ne redresse que la moitié de la tension alternative soit la moitié positive, soit la moitié négative Ce redressement est réalisé en utilisant une seule et unique diode.

Si on relie sur l’enroulement secondaire d’un transformateur une diode de redressement en disposant sa cathode vers la sortie, on prélèvera sur cette cathode les demi-alternances positives seulement tandis que sur  l’extrémité opposée de l’enroulement, on pourra prélève les demi-alternances négatives seulement. Cette tension redressée ne peut pas  être  utilisée pour alimenter directement les  circuits électroniques car elle est encore pulsée.

Redresseur mono-alternance

Si on relie sur l’enroulement secondaire d’un transformateur une diode de redressement en disposant son anode vers la sortie, on prélèvera sur cette anode les demi-alternances seulement tandis que sur l’extrémité opposée de l’enroulement on prélèvera les demi-alternances positives seulement.

2.3 Le filtrage

Pour rendre une tension pulsée parfaitement continue, on reliera à la sortie un condensateur électrolytique(c’est-à-dire polarisé)

Le filtrage

Et voila la fin de cet article, je crois qu’il vous aidera énormément à avancer en électronique.

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