autotransformateur

Un autotransformateur est un transformateur élévateur ou abaisseur qui utilise un enroulement continu unique au lieu de deux bobines primaires et secondaires distinctes. Une partie de l'enroulement sert d'entrée, une autre de sortie, et elles partagent une section commune. Cet enroulement partagé le distingue d'un transformateur conventionnel à deux enroulements et explique son nom : « auto » signifiant auto-couplé.

La conception de base fonctionne comme suit. Le courant entre par une prise sur l'enroulement, et sort par une autre. Une deuxième paire de prises tire la tension d'une section différente de la même bobine. Pour un autotransformateur abaisseur, la sortie est prise sur moins de spires que l'entrée. Pour un élévateur, c'est l'inverse. Le rapport de spires détermine le rapport de tension, tout comme dans un transformateur conventionnel. Les rapports courants vont de 2:1 à 1,2:1, et ils sont disponibles en configurations monophasées et triphasées, gérant des puissances allant de quelques centaines de watts à plusieurs mégawatts en usage industriel.

Le principal avantage est l'efficacité. Parce qu'une partie de la puissance est transférée magnétiquement à travers le noyau partagé, et une partie est transférée électriquement à travers l'enroulement commun lui-même, un autotransformateur nécessite moins de cuivre et de fer qu'une unité à deux enroulements de puissance équivalente. Cela réduit le poids, le coût et la charge de refroidissement. Un transformateur conventionnel de 10 kVA pourrait peser 50 kg ; un autotransformateur de capacité similaire pourrait peser 30 kg. Cette économie fait des autotransformateurs le choix standard dans les régulateurs de tension, les démarreurs progressifs et le conditionnement d'entrée des variateurs de fréquence.

Où les autotransformateurs fonctionnent et où ils ne fonctionnent pas

Les autotransformateurs excellent dans les applications où l'entrée et la sortie partagent une masse commune ou lorsque l'isolation n'est pas requise. Ils sont courants dans les bancs de laboratoire, les gradateurs d'éclairage de théâtre, les circuits de démarrage progressif de gros moteurs et les systèmes de correction du facteur de puissance. Cependant, ils ne peuvent pas fournir d'isolation galvanique entre l'entrée et la sortie, ce qui les rend inadaptés partout où l'isolation de sécurité électrique est une exigence réglementaire ou lorsque l'immunité au bruit est critique. De plus, si l'enroulement commun tombe en panne, les circuits primaire et secondaire sont compromis simultanément, contrairement à un transformateur à deux enroulements où une défaillance dans un enroulement ne tue pas nécessairement l'autre.

En service, les autotransformateurs sont sensibles aux charges déséquilibrées sur les systèmes triphasés et à la distorsion harmonique, en particulier en présence de charges non linéaires comme les variateurs de fréquence ou les redresseurs. L'enroulement partagé peut devenir un goulot d'étranglement si le courant de troisième harmonique tente de circuler. Les autotransformateurs modernes utilisés dans l'électronique de puissance incluent souvent des enroulements de stabilisation connectés en triangle ou des circuits de neutralisation tertiaires pour gérer ces contraintes. L'entretien concerne principalement la température du noyau, la propreté des contacts de prise dans les modèles réglables et l'état de l'isolation à l'extrémité haute tension de l'enroulement où la contrainte diélectrique est la plus élevée.