Rapport de tours – Types de tests disponibles
Une explication du rapport de rotation et plusieurs méthodes pour obtenir les meilleures mesures
1, Introduction au rapport de tours
Les transformateurs sont utilisés dans un large éventail d'applications électriques ou électroniques, fournissant des fonctions allant de l'isolation et de l'augmentation ou de la réduction de la tension et du courant à la réjection du bruit, à la mesure du signal, à la régulation et à une multitude de fonctions particulières à des applications spécifiques.
Afin de vérifier qu'un transformateur répondra à ses spécifications de conception, un certain nombre de fonctions doivent être testées et l'un des tests les plus couramment utilisés est le rapport de transformation.
Cette note technique passera brièvement en revue la théorie de base du rapport de transformation, puis présentera quelques problèmes supplémentaires à prendre en compte lors du test de cette caractéristique critique du transformateur.
2, théorie de base
Le rapport de spires d'un transformateur est défini comme le nombre de spires sur son secondaire divisé par le nombre de spires sur son primaire.
Le rapport de tension d'un transformateur idéal est directement lié au rapport de transformation : 
Le rapport de courant d'un transformateur idéal est inversement lié au rapport de transformation : 
Où Vs = tension secondaire, Is = courant secondaire, Vp = tension primaire, Ip = courant primaire, Ns = nombre de spires dans l'enroulement secondaire et Np = nombre de spires dans l'enroulement primaire.
Le rapport de transformation d'un transformateur définit donc le transformateur comme élévateur ou abaisseur.
Un transformateur élévateur est celui dont la tension secondaire est supérieure à sa tension primaire et un transformateur qui augmente la tension réduira le courant.
Un transformateur abaisseur est celui dont la tension secondaire est inférieure à sa tension primaire et un transformateur qui abaisse la tension augmentera le courant.
Définitions du rapport de transformation de tension et de courant
3, Facteurs affectant les mesures du rapport de rotation
Avec un transformateur théorique "idéal", le rapport des spires physiques sur n'importe quel enroulement pourrait être établi simplement en mesurant la tension de sortie efficace sur un enroulement, tout en appliquant une tension d'entrée efficace connue d'une fréquence appropriée à un autre enroulement.
Dans ces conditions, le rapport entre les tensions d'entrée et de sortie serait égal au rapport de spires physique de ces enroulements.
Malheureusement, les « vrais » transformateurs incluent un certain nombre de propriétés électriques qui entraînent un rapport de tension ou de courant qui peut ne pas être égal au rapport de transformation physique.
Le diagramme schématique suivant illustre les propriétés électriques d'un transformateur réel, avec le composant idéal du transformateur affiché au centre, ainsi que les composants électriques qui représentent diverses propriétés supplémentaires du transformateur. 
- L1, L2 et L3 représentent l'inductance de fuite primaire et secondaire provoquée par un couplage magnétique incomplet entre les enroulements.
- R1, R2 et R3 représentent la résistance (ou perte de cuivre) des enroulements primaire et secondaire.
- C1, C2 et C3 représentent la capacité entre enroulements.
- Lp représente la perte du noyau de l'inductance magnétisante.
- Rp représente la perte de noyau à laquelle contribuent trois zones, la perte par courants de Foucault (augmente avec la fréquence), la perte par hystérésis (augmente avec la densité de flux) et la perte résiduelle (en partie due à la résonance).
4, types de tests de rapport de rotation
En considérant la gamme d'éléments présentés dans le schéma du transformateur et en considérant également les différentes exigences des différentes applications de transformateur, on peut constater qu'aucune technique de mesure à elle seule ne satisfera pleinement à toutes les questions de rapport de transformation.
Pour cette raison, les testeurs de transformateurs de la série Voltech AT proposent cinq techniques différentes de mesure du rapport de transformation, qui peuvent être sélectionnées individuellement pour répondre à des besoins spécifiques.
Les spécifications de base et la plage de mesure de tension/fréquence peuvent être consultées sur notre page de spécifications AT5600.
TR (rapport de tours)
Ce test alimente n'importe quel enroulement choisi à une tension spécifiée et mesure la tension induite sur tout autre enroulement.
Les résultats sont ensuite présentés sous forme de rapport (par exemple 2:1, 5:1, etc.). Les testeurs Voltech AT font cela en divisant une tension par l'autre tout en compensant la résistance de l'enroulement.
La phase est également mesurée : « en phase » (polarité positive) et « anti-phase » (polarité négative).
Voir la page du manuel d'utilisation de l'AT5600
TRL (rapport de tours par inductance)
Ce test alimente séparément deux enroulements sélectionnés et mesure la valeur d'inductance de chaque enroulement.
Les résultats sont ensuite présentés sous forme de rapport de tours (par exemple 2:1, 5:1, etc.) calculé à partir de la racine carrée des valeurs d'inductance.
La phase est également : « en phase » (polarité positive) et « anti-phase » (polarité négative).
Voir la page du manuel d'utilisation de l'AT5600
LVOC (circuit ouvert basse tension)
Ce test applique une tension à l'enroulement primaire, lit la tension induite dans l'enroulement secondaire et présente les résultats sous forme de tension secondaire (par exemple 2,545 V).
La phase est également mesurée : « en phase » (polarité positive) et « anti-phase » (polarité négative).
Voir la page du manuel d'utilisation de l'AT5600
COV (tension en circuit ouvert - AT5600 + AT3600 uniquement)
Ce test utilise le même principe que le LVOC mais en utilisant un générateur de haute puissance, capable d'alimenter un enroulement à des tensions allant jusqu'à 270 V.
Le test convient au test des transformateurs de puissance basse fréquence.
La phase est également mesurée : « en phase » (polarité positive) et « anti-phase » (polarité négative).
Voir la page du manuel d'utilisation de l'AT5600
VOCX (tension en circuit ouvert avec source externe - AT5600 + AT3600 uniquement)
Ce test, qui est utilisé conjointement avec le dispositif d'interface Voltech AC.
Cela contrôlera une source CA externe ou un transformateur élévateur pour tester des transformateurs de puissance et de tension plus élevées jusqu'à 600 V et 10 A.
La phase est également mesurée : « en phase » (polarité positive) et « anti-phase » (polarité négative).
Voir la page du manuel d'utilisation de l'AT5600
5, Choisir le bon test de rapport de rotation
Afin de déterminer quel type de test de rapport de transformation est le plus approprié pour un transformateur particulier, un certain nombre de questions doivent être prises en compte.
Le tableau ci-dessous présente chaque test avec une description, les spécifications associées et un résumé des avantages apportés par ce test.
Test | Description/Spécification | Utilisation ou avantage |
|---|---|---|
| TR | Rapport entre les volts d'entrée et de sortie Plage de mesure : 1:30 à 30:1 Plage de tension : 1 mV - 5 V Plage de fréquence : 20 Hz - 3 MHz Précision : 0,1 % | Affiche le véritable rapport électrique tel que prévu en fonctionnement lors de la mise sous tension d'un enroulement primaire. Le rapport mesuré avec ce test inclut donc les pertes normalement constatées dans le transformateur, qui se traduiront par un rapport supérieur à celui des spires physiques mais reflètent le rapport de tension réel attendu par le concepteur. |
| TRL | Rapport de tours calculé à partir de l'inductance Plage de mesure : 1:30 à 30:1 Plage de tension : 1 mV - 5 V Plage de fréquence : 20 Hz - 3 MHz Précision : 0,1 % | Réduit l'effet sur le rapport de transformation mesuré des pertes du transformateur, donnant une approximation plus proche du rapport de transformation physique. Ceci est particulièrement avantageux lorsque les spires réelles sont intéressantes, mais que le transformateur présente une grande proportion d'inductance de fuite qui peut avoir un effet significatif sur le rapport de tension. |
| COGV | Volts de sortie mesurés avec une entrée basse tension Plage de mesure : 100 μV à 650 V (100 μV à 5 V ATi) Plage de tension : 1 mV - 5 V Plage de fréquence : 20 Hz - 3 MHz Précision : 0,1 % | Similaire à TR mais présente la tension de sortie réelle plutôt que le rapport de tension. Cela simplifie la saisie des limites de test lorsque les spécifications du transformateur ont été dérivées de mesures de voltmètre. |
| COV | Volts de sortie mesurés avec une entrée haute tension externe Plage de mesure : 100 μV à 650 V Plage de tension : 5 V - 600 V Plage de fréquence : 20 Hz - 1 MHz Précision : 0,1 % | Offre la possibilité de tester les transformateurs de puissance qui dépassent la capacité des tests de COV. En contrôlant une source d'alimentation externe avec le dispositif d'interface Voltech AC, le test VOCX permet de tester entièrement automatiquement les transformateurs de haute puissance à leur tension de fonctionnement spécifiée. |
| COVX | Volts de sortie mesurés avec une entrée haute tension externe Plage de mesure : 100μV à 650V | Offre la possibilité de tester les transformateurs de puissance qui dépassent la capacité des tests de COV. En contrôlant une source d'alimentation externe avec le dispositif d'interface Voltech AC, le test VOCX permet de tester entièrement automatiquement les transformateurs de haute puissance à leur tension de fonctionnement spécifiée. |
6, Conclusion sur les tests du rapport de rotation
Bien que le rapport de transformation puisse être une fonction bien connue et très fondamentale dans un transformateur, on peut constater que tester efficacement cette fonction nécessite la prise en compte de nombreux problèmes.
En fournissant une gamme flexible d'options de test de rapport de transformation, le Voltech AT5600 offre aux concepteurs et aux fabricants la possibilité de sélectionner les tests les plus appropriés pour toute conception de transformateur et donc d'optimiser la qualité et l'efficacité de leur processus de test.
Si vous avez des questions sur l'une des autres fonctions de test disponibles pour les testeurs de transformateurs Voltech série AT, n'hésitez pas à nous contacter.