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Les transformateurs



Un transformateur est un dispositif électrotechnique utilisé pour augmenter ou diminuer les tensions alternatives. Un transformateur est utilisé dans les appareils électriques pour convertir la tension – qui est chez nous de 230 volts – en une tension adaptée à certains types d’appareils. Dans le domaine de l’éclairage, par exemple, des transformateurs sont utilisés, pour ajuster la tension d’usage à la tension de fonctionnement des lampes halogène basse tension. Les lampes basse tension sans transformateur intégré doivent donc fonctionnées avec un transformateur séparé.

On fait une distinction entre transformateurs magnétiques et transformateurs électriques. Les transformateurs magnétiques sont des transformateurs toroïdal ou à noyau de fer. Les transformateurs électriques sont disponibles avec sortie secondaire en AC (= courant alternatif) ou en DC (= courant continu). Ci-dessous, nous expliquerons quels sont les différents types de transformateurs, et quels sont les avantages et les inconvénients qu’ils apportent.
 

1. Les différents types de transformateurs

 

2. La gradation des transformateurs

 

3. Ballasts électroniques

 

4. Couplage de plusieurs transformateurs


1. Les différents types de transformateurs

 

1.1 Les transformateurs toroïdaux

Les transformateurs toroïdaux sont les transformateurs magnétiques les plus efficaces. Selon la qualité du fil de cuivre, leur rendement est de 75 à 85 %. En raison de la forme toroïdale fermée et sans circulation d’air possible, les pertes à vide sont beaucoup plus faibles que pour les transformateurs à noyau de fer. Si vous portez votre choix sur un transformateur magnétique bon marché, les transformateurs toroïdaux sont plus avantageux quand ils sont utilisés là où les pertes en mode veille sont faibles.
En raison de la taille surdimensionnée du transformateur, les pertes sont encore réduites lors de la charge ; elles représentent pour une charge partielle de 50% seulement un quart de celle de la charge nominale. Il est conseillé d’utiliser des transformateurs toroïdaux équipés, au moyen d’un fusible, d’une protection contre le court-circuit, ainsi qu’une protection contre la surcharge et la surchauffe. Un dispositif de contrôle de débit calculé en VdS / ENEC peut éventuellement y être connecté.

1.2 Les transformateurs à noyau de fer

Dans ce type de transformateur, les enroulements primaires et secondaires se trouvent à côté du noyau, donc isolés de celui-ci. Dans ce cas, les pertes dans l’air sont plus élevées que pour les transformateurs toroïdaux ; ceci est dû au fait que l’induction doit parcourir un plus long chemin. Leur rendement est donc de 70 à 80 %.
Il est conseillé de se tourner vers les transformateurs toroïdaux équipés, au moyen d’un fusible, d’une protection contre le court-circuit, ainsi qu’une protection contre la surcharge et la surchauffe. Un dispositif de contrôle de débit calculé en VdS / ENEC peut éventuellement y être connecté.

1.3 Les transformateurs électriques avec sortie secondaire AC

Les transformateurs électriques AC (courant alternatif) se caractérisent par un format très compact. En raison de leur petite taille, ces transformateurs sont utilisés habituellement dans des luminaires et pour un montage au plafond ou au mur. La conversion de la tension primaire en tension secondaire a lieu par une combinaison de petites bobines et de composants électroniques. Ceci permet une grande efficacité avec un rendement de 95 à 98 %.
La tension secondaire AC a une fréquence de 40 kHz à 50 kHz. En conséquence, la longueur du câble secondaire est généralement limitée à deux mètres. Les instructions du fabricant doivent être absolument prises en compte. Les transformateurs électriques AC assurent sécurité et confort maximums grâce à leur protection contre le court-circuit, la surcharge et la surchauffe. Sitôt le problème résolu, ces transformateurs sont à nouveau prêt à fonctionner.
Le démarrage progressif augmente la durée de vie de la lampe et réduit les coûts de maintenance. Les transformateurs électriques nécessitent une charge minimale d’environ 20 %. Si celle-ci n’est pas atteinte, les lampes branchées à celui-ci papillotent ou ne s’allument pas. La plupart du temps le transformateur bourdonne également.

1.4 Les transformateurs électriques avec sortie secondaire DC

Les transformateurs électriques DC (courant continu) diffèrent essentiellement du transformateur de courant alternatif (AC) par leur tension secondaire corrigée. Cette technique permet un système d’alimentation en basse tension plus long. Selon le type de transformateur, un câble secondaire peut atteindre les 6 à 20 mètres. Ainsi, les transformateurs peuvent être installés facilement hors vue.
L’efficacité du transformateur DC est comprise entre 90 et 95%. Une charge minimale de l’ordre de 20%, comme pour les transformateurs électriques AC, est nécessaire. Si la charge minimale n’est pas atteinte, la lampe aura une lumière vacillante ou ne s’allumera pas. De plus, le transformateur bourdonnera.

Les transformateurs électriques DC assurent également sécurité et confort maximums grâce à leur protection contre le court-circuit, la surcharge et la surchauffe. Sitôt le problème résolu, et dès rétablissement du réseau, ces transformateurs sont à nouveau prêts à fonctionner. De plus, le démarrage progressif augmente la durée de vie de la lampe et réduit les coûts de maintenance.  
 


 

2. La gradation des transformateurs

 

2.1 Généralités

Si vous utilisez une lampe halogène ou à incandescence avec un gradateur (aussi appelé variateur dans le langage courant), sa durée de vie augmentera de façon significative, permettant donc de réduire sa consommation d’énergie.

Cependant la luminosité diminue plus rapidement que sa consommation d’énergie ; donc son efficacité énergétique diminue. Si une lampe est souvent utilisée tamisée au plus bas de son intensité avec un gradateur, une grande partie de l’énergie pourrait plus simplement être économisée par une ampoule de puissance inférieure. Par l’utilisation du gradateur, la couleur de la lumière évolue vers une plus grande proportion de rouge. Si vous décidez d’utiliser un gradateur à commutateur, il est alors conseillé que celui-ci soit équipé d’un système mémorisant la « valeur résiduelle » : ces gradateurs restituent, à la prochaine mise en service, la valeur de variation dernièrement utilisée.

2.2 Trois lettres, un symbole

Les lampes halogène 230V et les lampes à incandescence, de même que les lampes halogènes 12V avec transformateurs électriques et magnétiques peuvent être équipées d’un gradateur. Durant l’installation, l’électricien doit s’assurer que le gradateur adéquat soit installé avec le récepteur qui convient. Il ne faut jamais utiliser différents types de récepteur avec le même gradateur.


Pour faciliter une utilisation correcte, les fabricants de transformateurs et de gradateurs se sont entendus pour venir à l’aide de l’installateur. Trois lettres « R », « L », « C » et leurs différentes combinaisons, diviseront les gradateurs en classes. « R » signifie les charges résistives telles que les ampoules halogènes 230V ou à incandescence ; « L » pour charges inductives pour les transformateurs magnétiques et « C » pour des charges capacitives telles que les transformateurs électriques AC pour lampes halogènes 12V. Le triangle indique symboliquement la possibilité de réglage de luminosité. Les transformateurs devront également à l’avenir porter ces symboles pour faciliter l’affectation du bon gradateur.

2.3 Comment choisir le bon variateur pour mon récepteur ?

Avec les trois lettres et le symbole, l’installateur ne peut que difficilement se tromper.

Vérifiez que les mêmes lettres se trouvent sur le gradateur et le transformateur. On a alors la certitude d’avoir la même association d’appareils.
Assurez-vous que le gradateur ne soit associé avec aucun récepteur C ou L. Les récepteurs mixtes C et L ne peuvent pas accepter un gradateur universel en dépit du fait que les lettres L et C s’y trouvent. Il faut être très attentif à cela au moment de l’installation.

La variation des lampes fluorescentes n’est pas concernée par ces indications. Pour cette fonction sur ce type de lampe, ce n’est un gradateur qui sera utilisé mais un système de commande digitale ou 1-10V.


 
Type de gradateur
variateur à coupure de phase ascendante standard
variateur à coupure de phase ascendante basse tension
  • Récepteur
     
    R
    R, L
  • Lampe halogène 230V (R)
     
    OK, R concorde
    OK, R concorde
  • Lampe à incandescence (R)
     
    OK, R concorde
    OK, R concorde
  • Lampe halogène 12V avec transformateur magnétique (inductif = L)
     
    Ne convient pas
    OK, L concorde
  • Lampe halogène 12V avec transformateur électrique AC (capacitif = C)
     
    Ne convient pas
    Ne convient pas
  • Lampe halogène 12V avec transformateur électrique DC (inductif ou capacitif = L ou C)
    Ne convient pas
    OK, L concorde


 
Type de gradateur
 
variateur à coupure de phase descendante
variateur universel
  • Récepteur
     
    R, C
    R, L, C
  • Lampe halogène 230V (R)
     
    OK, R concorde
    OK, R concorde
  • Lampe à incandescence (R)
     
    OK, R concorde
    OK, R concorde
  • Lampe halogène 12V avec transformateur magnétique (inductif = L)
     
    Ne convient pas
    OK, L concorde
  • Lampe halogène 12V avec transformateur électrique AC (capacitif = C)
     
    OK, C concorde
    OK, C concorde
  • Lampe halogène 12V avec transformateur électrique DC (inductif ou capacitif = L ou C)
    OK, C concorde
    OK, L ou C concorde



Tableau des types de charges et des gradateurs déjà présents sur le marché (liste non exhaustive)

2.4 Gradation de transformateurs magnétiques

Le principe de gradation adaptée pour un transformateur magnétique (inductif = L) est la variation à coupure de phase ascendante. Par ce principe les lampes à incandescence et halogène 230V (R) peuvent également être graduées. Les transformateurs magnétiques peuvent être gradués en continu de 100% à 0%. Lors de la gradation, la courbe sinusoïdale de la tension alternative 50 Hz est activée plus tard, c’est ce que l’on nomme la coupure de phase ascendante. Plus la tension est allumée tardivement, plus la lumière sortira coupée et paraîtra donc sombre.

Quand la gradation est produite, dans certains cas rares, des bruits gênants peuvent se produire. Le bruit des transformateurs à noyau de fer est généralement inférieur à celui des transformateurs toroïdaux. De plus ce bruit peut être considérablement réduit par des mesures précises. Si le transformateur est fixé sur des sols résonnants, par exemple en métal ou en bois, les vibrations sont plus facilement transmises et le bourdonnement sera amplifié. Pour atténuer cet effet, on peut desserrer un peu les vis de fixation du transfo ou placer un tapis d’amortissement entre le transformateur et le plancher.

Si le bruit continue, l’installation d’un limiteur sonore, tels qu’un starter, autrement dit un filtre placé entre le gradateur et le transformateur, est recommandé. Par ce moyen, les ondulations de la tension sont filtrées et le bourdonnement est réduit.

2.5 Gradation de transformateurs électriques (AC)

Le principe de gradation adaptée pour un transformateur électrique (capacitif = C) est la variation à coupure de phase descendante. Par ce principe les lampes à incandescence et halogène 230V (R) peuvent également être graduées. La gradation commune de plusieurs transformateurs électriques au moyen d’un gradateur, peut conduire à une luminosité légèrement différente de l’ampoule, chaque transformateur électrique ayant une variation qui leur est propre.

Plutôt que d’utiliser plusieurs transformateurs électriques à faible puissance, on peut conseiller l’achat d’un transformateur électrique avec une puissance plus élevée pouvant aller jusqu’à 300W. Ceux-ci sont également disponibles avec la fonction de gradateur intégrée. La régulation de la luminosité n’est alors pas obtenue par un gradateur, mais par un commutateur standard. D’autres solutions sont possibles avec des transformateurs 1-10V ou à protocole Dali qui nécessitent un branchement par deux broches. La charge minimale d’un transformateur électrique ne doit pas être dépassée au moyen de la gradation. Ici se retrouve le même fonctionnement déjà décrit dans la section 2.4.

Les transformateurs électriques ne présentent le plus souvent aucun bourdonnement. En effet, quand la gradation est produite, dans certains cas rares, des bruits gênants peuvent se produire. Le bruit des transformateurs à noyau de fer est généralement inférieur à celui des transformateurs toroïdaux. De plus ce bruit peut être considérablement réduit par des mesures précises. Si le transformateur est fixé sur des sols résonnants, par exemple en métal ou en bois, les vibrations sont plus facilement transmises et le bourdonnement sera amplifié. Pour atténuer cet effet, on peut desserrer un peu les vis de fixation du transfo ou placer un tapis d’amortissement entre le transformateur et le plancher. Dans certains cas, remplacer le gradateur universel par un gradateur à phase descendante peut également résoudre le problème. Si cela ne donne aucun résultat, il est alors nécessaire de se reporter au manuel afin de vérifier que les instructions d’installation et les recommandations spécifiques concernant le gradateur ont été respectées.

2.6 Gradation de transformateurs électriques (DC)

Contrairement aux transformateurs électriques AC, les transformateurs DC fonctionnent mieux avec un gradateur à phase ascendante (inductif = L) ou un gradateur à phase descendante (capacitif = C). Les gradateurs universels, ne sont cependant pas adaptés. Pour les transformateurs DC, il convient d’utiliser les gradateurs uniquement approuvés par le fabricant.
Les transformateurs électriques ne présentent le plus souvent aucun bourdonnement. En effet, quand la gradation est produite, dans certains cas rares, des bruits gênants peuvent se produire. De plus ce bruit peut être considérablement réduit par des mesures précises. Si le transformateur est fixé sur des sols résonnants, par exemple en métal ou en bois, les vibrations sont plus facilement transmises et le bourdonnement sera amplifié. Pour atténuer cet effet, on peut desserrer un peu les vis de fixation du transfo ou placer un tapis d’amortissement entre le transformateur et le plancher. Si cela ne donne aucun résultat, il est alors nécessaire de se reporter au manuel afin de vérifier que les instructions d’installation et les recommandations spécifiques concernant le gradateur ont été respectées.

2.7 Gradation avec gradateur universel

Le gradateur universel reconnaît par lui-même quel récepteur est connecté et s’ajuste automatiquement à lui. Bien que cela soit très pratique, cette commodité n’est possible qu’aux prix d’une augmentation des coûts de production, donc du prix de vente. Par conséquent, il est plutôt recommandé, lorsque le récepteur est connu, d’utiliser en fonction de celui-ci un gradateur à phase ascendante ou descendante.
En cas de problèmes de détection de charge du gradateur universel, peuvent survenir : un bruyant bourdonnement, un papillotement ou un clignotement rapide de l’ampoule. Cela peut se produire notamment par l’utilisation d’un transformateur DC. Dans ce cas, il est nécessaire de se reporter au manuel d’utilisation du transformateur pour déterminer quel gradateur est autorisé.  
 

3. Ballasts électroniques

 

3.1 Généralités

Les ballasts électroniques sont utilisées pour les lampes équipées d’ampoules fluorescentes, fluocompactes ou à décharge.
Les ballasts électroniques sont alors soit intégrés à la lampe, soit directement à l’ampoule, comme c’est le cas par exemple des lampes fluocompactes à culot à vis.

3.2 Les avantages des ballasts électroniques

Les avantages du ballast électronique sont :

Une lumière plus écologique grâce à :
  • env. 20-25% d’économie d’énergie par rapport aux ballasts traditionnels
  • env. 50% de durée de vie augmentée
  • env. 30% de déchets en moins

Une lumière plus saine grâce à :
  • une luminosité reposante et sans papillotement
  • un fonctionnement sans bourdonnement
  • une intensité de champ magnétique moindre

Un plus grand confort grâce à :
  • un allumage sans clignotement
  • un arrêt de l’activité de l’ampoule à la fin de sa vie
  • une gradation possible

Au regard de ces avantages, les ballasts électroniques permettent de façon optimale de garder une lampe allumée longtemps, comme dans le bureau ou le couloir.  
 


 

4. Couplage de plusieurs transformateurs

 

4.1 Couplage de transformateurs magnétiques

Lors de la commutation par transformateurs magnétiques, en partie du fait du courant d’appel élevé, le disjoncteur placé en amont peut se déclencher. Le courant d’appel peut en effet atteindre, avec ce type de transformateurs, jusqu’à dix fois le courant nominal. Pour un transformateur de 300 VA avec un courant nominal de 1,3 A, cela représente en peu de temps une valeur de 13 A.
Pour la sécurisation d’un circuit électrique d’éclairage avec un coupe-circuit automatique à 16 A, la sécurité pourra se mettre en fonction trop rapidement. Un limiteur de courant d’appel peut cependant résoudre ce problème. Les transformateurs magnétiques d’une puissance de 300 et 400 VA doivent donc être équipés de façon standard d’un limiteur de courant d’appel. De cette façon, plusieurs transformateurs peuvent être connectés ensemble.

4.2 Couplage de transformateurs électriques

Le couplage de plusieurs transformateurs électriques avec un bouton de commande ne pose pas de problème, puisque le courant d’appel du transfo est relativement faible. Il faut prêter attention à la charge du bouton de commande. Les pointes de courant, communes pour le fonctionnement des transformateurs magnétiques sans limiteur de courant d’appel, ne surviennent pas pour les transformateurs électriques.

Au niveau de leur sortie secondaire, les transformateurs électriques ne doivent pas être couplés.  
 

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