Comprendre l'inductance de fuite
Une explication de l'inductance de fuite dans les transformateurs, pourquoi elle est importante et comment effectuer au mieux les mesures
1. Qu'est-ce que l'inductance de fuite ?
L'inductance de fuite est une composante inductive présente dans un transformateur qui résulte de la liaison magnétique imparfaite d'un enroulement à un autre.
Tout flux magnétique qui ne relie pas l'enroulement primaire à l'enroulement secondaire agit comme une impédance inductive en série avec le primaire, c'est pourquoi cette « inductance de fuite » est représentée sur un schéma comme une inductance supplémentaire avant le primaire d'un transformateur idéal.
Dans certaines applications, telles que les alimentations à découpage et les ballasts d'éclairage, l'inductance de fuite du transformateur peut jouer un rôle essentiel dans la conception du produit. Pour cette raison, la mesure précise de l'inductance de fuite est souvent une fonction de test importante pour les fabricants de transformateurs.
Afin d'éviter toute confusion avec d'autres caractéristiques du transformateur, cette note technique ne fera pas référence à d'autres composants de perte tels que la résistance d'enroulement ou la capacité inter-enroulements.
Transformateur idéal
Pour un transformateur théorique idéal, il n'y a pas de pertes. Les tensions sont transformées dans le rapport direct des spires ; les courants dans le rapport inverse des spires (figure 1). 
Véritable transformateur
Dans un véritable transformateur, une partie du flux dans l'enroulement primaire peut ne pas relier l'enroulement secondaire.
Ce flux de « fuite » ne participe pas à l'action du transformateur et peut être représenté comme une impédance inductive supplémentaire qui est en série avec l'enroulement primaire (figure 2). 
Transformateur réel plus un entrefer
Dans certaines conceptions de transformateurs, l'inductance de fuite doit représenter une proportion plus importante de l'inductance totale et est spécifiée dans une tolérance stricte.
L'augmentation de la proportion d'inductance de fuite est généralement obtenue en introduisant un entrefer dans la conception du noyau, réduisant ainsi la perméabilité du noyau et donc la valeur de l'inductance primaire.
Le rapport du flux qui ne relie pas l'enroulement primaire à l'enroulement secondaire va donc augmenter par rapport au flux qui relie les deux enroulements (figure 3). 
2. Pourquoi la mesure de l’inductance de fuite est-elle importante ?
L'inductance de fuite (LL) peut être indésirable dans un composant enroulé, auquel cas il est important de mesurer la valeur pour montrer qu'elle est faible ou, dans certaines applications, telles que les ballasts d'éclairage électroniques et les convertisseurs de puissance résonants, l'inductance de fuite est délibérément introduite et sa valeur fait partie intégrante de la conception du circuit.
Dans ces applications, l’inductance de fuite fournit un moyen de stockage d’énergie essentiel pour obtenir le bon fonctionnement du produit fini.
Il est donc important que la valeur de l'inductance de fuite du transformateur soit connue pour être dans des limites spécifiées.
3. Comment l'inductance de fuite est-elle mesurée ?
Lorsqu'un compteur LCR est connecté à l'enroulement primaire d'un transformateur avec des bornes secondaires en circuit ouvert (figure 4), la valeur de l'inductance (L) comprend l'inductance primaire (LP) plus l'inductance de fuite (LL). 
Étant donné que LL est une fonction au sein du transformateur, il n’est clairement pas possible de mesurer directement sa valeur.
Il faut donc utiliser une méthode pour soustraire la valeur de LP de l’inductance totale mesurée.
Ceci est réalisé en appliquant un court-circuit entre les bornes secondaires (figure 5).
Un court-circuit parfait entraînera zéro volt sur les bornes de sortie (figure 6) et, grâce à l'action du transformateur, zéro volt apparaîtra également sur l'inductance primaire.
La valeur mesurée de l'inductance aux bornes primaires sera donc l'inductance de fuite réelle (LL). 
Malheureusement, obtenir un court-circuit parfait sur le secondaire d’un transformateur est difficile en laboratoire et totalement impraticable dans un environnement de production.
En production, il est courant que le court-circuit soit appliqué manuellement ou via un relais commutable.
Dans ces conditions, un court-circuit parfait ne peut pas être obtenu et il s'ensuit que la tension secondaire ne sera pas véritablement nulle.
La tension attribuable au court-circuit imparfait apparaîtra alors à travers l'inductance primaire comme une erreur de court-circuit multipliée par le rapport de tours (figure 7). 
Ls/c se reflète dans le primaire sous la forme N 2 Ls/c car, dans tout enroulement, L est proportionnel au nombre de tours au carré (L α N 2 ).
Ainsi, Ls/c se reflète en fonction de :
( Np / Ns ) ^ 2 = ( Lp / Ls )
La valeur mesurée de l'inductance primaire peut être considérée vectoriellement comme la somme de l'impédance de fuite plus l'impédance réfléchie de l'erreur de court-circuit. Ceci est illustré dans la figure 8. 
4, La solution traditionnelle
Afin d'obtenir la vraie valeur de l'inductance de fuite, les ingénieurs appliqueront soigneusement un court-circuit soudé au secondaire du transformateur à tester et mesureront la valeur de l'inductance sur le primaire.
Cette valeur d'inductance sera enregistrée comme la « vraie » inductance de fuite (par exemple 150 μH).
L'inductance sera ensuite mesurée sur le même transformateur après que le court-circuit soudé ait été remplacé soit par une pince de court-circuit, soit par un dispositif avec court-circuit à relais, selon la technique qui sera choisie pour la production.
L'inductance mesurée est à nouveau enregistrée (par exemple 180μH).
Cette valeur sera bien sûr supérieure à l'originale car elle inclut l'inductance de fuite réelle plus l'inductance d'erreur de court-circuit.
La différence entre ces deux valeurs (dans notre exemple 30 μH) est ensuite utilisée dans les tests de production comme décalage fixe qui est programmé dans un compteur LCR de production pour obtenir une approximation de la valeur correcte en présence d'un court-circuit imparfait.
En pratique, il est impossible d’obtenir un court-circuit basé sur un relais ou un manuel qui produise exactement la même erreur de court-circuit à chaque fois.
Cette non-répétabilité de l’erreur de court-circuit est telle que le décalage fixe ne peut pas fournir à un service de production des résultats précis et répétables.
Ceci est illustré dans le tableau suivant :
Vrai LL | Valeur mesurée | Décalage fixe | Résultat | Réussite/échec | |
| Mesure n° 1 | 150 μH | 180 μH | -30μH | 150 μH | ✓ |
| Mesure n° 2 | 150 μH | 200 μH | -30μH | 170 μH | X |
| Mesure n° 3 | 150 μH | 250 μH | -30μH | 17,5 μH | X |
5, La solution Voltech
Voltech a développé ses testeurs de la série AT avec une architecture et une capacité de traitement permettant de supprimer l'erreur de court-circuit de la mesure d'inductance primaire lors de chaque test.
Une version simplifiée de ce processus est présentée ci-dessous.
Tout d'abord, dans le cadre du test LL, une mesure silencieuse est effectuée du rapport de tours de la pièce testée.
Ceci est effectué à environ 1 Volt et à la même fréquence que le test LL programmé.
La tension sur le secondaire est également mesurée lorsque le secondaire est en circuit ouvert.
Cela nous donne Vopen sur le graphique ci-dessus
Deuxièmement, avec le court-circuit (non idéal) appliqué au secondaire, la tension et le courant sont également mesurés.
Cela nous donne le point V1/I1 sur le graphique.
Ces deux points sont ensuite extrapolés (sur la ligne V/I linéaire supposée) et calculés à nouveau jusqu'à ce que V=0 donne Ishort.
Il s'agit du flux de courant attendu dans le secondaire dans des conditions de court-circuit idéales, c'est-à-dire lorsque le court-circuit est parfait et qu'il n'y a pas de chute de tension aux bornes du secondaire.
Cette valeur Ishort combinée au résultat TR silencieux précédent peut être utilisée pour calculer l'effet de courant correspondant sur le côté primaire, et donc supprimée du résultat LL mesuré sur le primaire.
Il s'agit d'une version simplifiée de la technique.
En réalité, les mesures sont une combinaison de mesures réelles et imaginaires, la technique est donc représentée vectoriellement ci-dessous
À partir du diagramme vectoriel primaire, on peut voir que chaque mesure est la somme de la tension attribuable à l'inductance de fuite plus la tension d'erreur du court-circuit secondaire.
Avant d'appliquer un court-circuit, les testeurs de la série Voltech AT mesurent le rapport entre les tours primaires et secondaires.
Les testeurs appliquent ensuite automatiquement un court-circuit, à l'aide d'une matrice de relais interne, et mesurent la tension de court-circuit au niveau des broches secondaires du transformateur.
Le vecteur de cette tension de court-circuit est automatiquement multiplié par le rapport de tours, produisant un « vecteur d'erreur » égal à la tension d'erreur de court-circuit reflétée dans la mesure primaire.
L'inductance de fuite est ensuite calculée à partir de la valeur d'inductance primaire totale moins le vecteur d'erreur primaire qui a été calculé.
Ce processus permet aux testeurs de la série Voltech AT de fournir la véritable valeur d'inductance de fuite, quelle que soit la variabilité des courts-circuits. 
Vrai LL | Valeur mesurée | Composition vectorielle en temps réel | Résultat | Réussite/échec | |
| Mesure n° 1 | 150 μH | 180 μH | ✓ | 150 μH | ✓ |
| Mesure n° 2 | 150 μH | 200 μH | ✓ | 150 μH | ✓ |
| Mesure n° 3 | 150 μH | 250 μH | ✓ | 150 μH | ✓ |
6. Conclusion sur l'inductance de fuite
L'inductance de fuite est une caractéristique critique du transformateur qui présente un défi de mesure particulier pour les ingénieurs de test de conception et de production.
En examinant les facteurs affectant l’intégrité des mesures et en développant des techniques de mesure innovantes pour surmonter ces facteurs, Voltech fournit une solution unique à un problème de variabilité des mesures auquel sont confrontés presque tous les fabricants de transformateurs.
Si vous avez des questions sur l'une des autres fonctions de test disponibles pour les testeurs de transformateurs de la série Voltech AT, n'hésitez pas à nous contacter.