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La tension suit le rapport de spires et le courant varie en sens inverse : la puissance entrante et la puissance sortante restent donc égales, aux pertes près.
Le rapport de transformation est simplement la tension primaire divisée par la tension secondaire. Les courants d'enroulement découlent de la puissance en kVA divisée par la tension de chaque enroulement. Saisissez les deux tensions, la puissance et le rendement pour obtenir les quatre grandeurs. Important : ce sont des relations monophasées — les courants d'enroulement d'un transformateur triphasé sont plus faibles d'un facteur √3.
Calculateur
Units:
V
Tension de l'enroulement d'entrée
V
Tension de l'enroulement de sortie à vide
kVA
Puissance apparente nominale de plaque
%
98–99 % pour les unités de distribution, moins pour les petits transformateurs
Résultat du calcul
Appuyez sur Calculer pour obtenir le rapport de transformation, le courant dans chaque enroulement et la puissance de sortie. Les courants supposent un transformateur monophasé — pour une unité triphasée, divisez-les par √3, soit environ 1,732.
Step-by-Step Solution
Aide au prédimensionnement. Results follow the published formulas cited
below and are intended for estimating, study and early design. Final design must be
verified by a licensed Professional Engineer against the code in force for your project.
Points clés
✓Renvoie le rapport de transformation et les deux courants d'enroulement à partir de quatre données
✓Identifie les configurations élévatrice, abaisseuse et d'isolement
✓Énonce explicitement la correction triphasée au lieu de la laisser sous-entendue
✓Montre les pertes qu'implique la valeur de rendement
✓Le graphique de sensibilité montre l'évolution des courants avec la puissance
✓Liens partageables et export CSV pour vos notes de conception électrique
Qu'est-ce qu'un transformateur ?
Un transformateur couple deux enroulements par un noyau magnétique commun. La tension induite dans chacun est proportionnelle à son nombre de spires : le rapport des tensions égale donc le rapport de spires, V₁/V₂ = N₁/N₂ = a. La puissance se conservant presque intégralement, le courant varie en sens inverse — l'enroulement qui compte le plus de spires porte le moins de courant. Un rapport supérieur à 1 correspond à un transformateur abaisseur, inférieur à 1 à un élévateur, et exactement 1 à un transformateur d'isolement qui ne change rien d'autre que la liaison galvanique.
Des kVA plutôt que des kW
Les transformateurs sont caractérisés en kVA et non en kW parce que leur limite est thermique, et que l'échauffement dépend du courant indépendamment de son déphasage avec la tension. Un transformateur alimentant une charge à mauvais facteur de puissance porte le courant plein tout en délivrant moins de puissance active : c'est donc la puissance apparente qui le contraint. La puissance de sortie que renvoie ce calculateur est la puissance en kVA réduite par le rendement, et elle n'égale des kW qu'à facteur de puissance unité.
La différence triphasée
Ce calculateur applique la relation monophasée I = kVA·1000/V. Un transformateur triphasé répartit la même puissance apparente sur trois phases : son courant de ligne vaut donc kVA·1000/(√3·V), soit 73 % de moins. Les valeurs par défaut retenues ici, 11 kV vers 415 V sous 100 kVA, décrivent une unité qui est toujours triphasée en pratique : le vrai courant de ligne secondaire avoisine 139 A, et non les 241 A que renvoie la formule monophasée. Divisez par √3 dès que le transformateur est triphasé.
Formule
a = V₁ / V₂ = N₁ / N₂
Rapport de transformation à partir des tensions primaire et secondaire
Formules associées
I = kVA × 1000 / V
I = kVA × 1000 / (√3 × V)
I₁ / I₂ = V₂ / V₁ = 1 / a
P_out = kVA × η × PF
Définition des variables
Symbole
Variable
Unit
Description
a
Rapport de transformation
:1
Tension primaire sur tension secondaire. Au-dessus de 1 abaisseur, en dessous élévateur.
V₁
Tension primaire
V
Tension appliquée à l'enroulement d'entrée.
V₂
Tension secondaire
V
Tension délivrée par l'enroulement de sortie à vide.
S
Puissance en kVA
kVA
Puissance apparente que le transformateur peut délivrer en continu sans dépasser son échauffement admissible.
I₁
Courant primaire
A
Courant à pleine charge dans l'enroulement primaire, en base monophasée.
I₂
Courant secondaire
A
Courant à pleine charge dans l'enroulement secondaire, en base monophasée.
η
Rendement
%
Fraction de la puissance d'entrée délivrée. 98 % ou mieux pour un transformateur de distribution moderne.
Comment utiliser ce calculateur
Établissez si le transformateur est monophasé ou triphaséC'est le point le plus lourd de conséquences. Le calculateur renvoie des courants monophasés. Pour une unité triphasée, divisez les deux courants par √3, soit environ 1,732. Les transformateurs de distribution à 11 kV et au-delà sont presque toujours triphasés.
Utilisez les tensions de plaqueRelevez les tensions nominales primaire et secondaire sur la plaque signalétique. La valeur secondaire est la tension à vide ; à pleine charge elle sera plus basse de la chute de tension propre au transformateur, typiquement 2 à 5 %.
Saisissez la puissance en kVA, pas une charge en kWLes transformateurs sont caractérisés en puissance apparente parce que leur limite est thermique. Une unité de 100 kVA fournit 100 kVA quel que soit le facteur de puissance de la charge, mais seulement 80 kW de puissance active à un facteur de 0,8.
Lisez la puissance de sortie avec attentionLa valeur de sortie est la puissance en kVA multipliée par le rendement. Elle n'égale des kW qu'à facteur de puissance unité. Pour une charge réelle, multipliez également par le facteur de puissance avant de la traiter comme une valeur en kW.
Servez-vous des courants pour la protection et les câblesLes courants d'enroulement fixent les calibres des protections et les sections de câble de chaque côté. Rappelez-vous que le côté primaire subit en outre un appel de six à douze fois le courant de pleine charge à l'enclenchement, que la protection doit encaisser sans déclencher.
Exemples résolus
Example 1
Un transformateur 11 000 V vers 415 V est prévu pour 100 kVA avec un rendement de 98 %. Déterminer le rapport de transformation et les courants d'enroulement.
Solution étape par étape
Rapport de transformation : a = V₁/V₂ = 11 000 / 415 = 26,51:1 — un transformateur abaisseur
Contrôle : le rapport des courants 240,96 / 9,09 = 26,5, l'inverse du rapport de transformation, comme il se doit
Puissance de sortie : 100 × 0,98 = 98,00 kW à facteur de puissance unité, avec 2 kW de pertes
Passons à la correction triphasée. Une unité 11 kV / 415 V de 100 kVA est en pratique toujours triphasée :
I₁ = 100 000 / (√3 × 11 000) = 5,25 A et I₂ = 100 000 / (√3 × 415) = 139,1 A
Les courants triphasés sont inférieurs de 73 %. Dimensionner câbles et protections à partir des valeurs monophasées reviendrait à spécifier environ deux fois le cuivre nécessaire.
Example 2
Les mêmes tensions inversées — 415 V vers 11 000 V — comme dans un transformateur élévateur de centrale. Cela montre la relation dans l'autre sens.
Solution étape par étape
Rapport de transformation : a = 415 / 11 000 = 0,04:1 — inférieur à 1, donc un transformateur élévateur
Les courants se sont simplement échangés : l'enroulement basse tension porte le courant élevé dans les deux cas.
C'est tout le fondement du transport d'énergie. Délivrer 100 kVA sous 415 V demande 241 A ; sous 11 kV, 9,09 A suffisent.
Les pertes en câble variant en I²R, cette division du courant par 26,5 réduit la perte de transport d'un facteur 703 à conducteur identique.
C'est pourquoi le réseau transporte sous des centaines de kilovolts et n'abaisse la tension qu'au point d'utilisation — et pourquoi le transformateur élévateur d'une centrale est aussi essentiel que l'alternateur lui-même.
Sensibilité à la puissance nominale
Les deux courants d'enroulement croissent linéairement avec la puissance en kVA, et leur rapport reste fixé à l'inverse du rapport de transformation. Rappelez-vous qu'il s'agit de valeurs monophasées — divisez par 1,732 pour une unité triphasée. Le repère indique votre puissance actuelle.
Courant secondaire (I₂) vs Puissance en kVA
Recomputed live from your inputs. The marker shows your current value.
Line chart of Courant secondaire (I₂) against Puissance en kVA. The same
values are listed in the data table below.
Values plotted above, sampled across the puissance en kva range.
Comment interpréter le résultat
Le rapport de transformation indique la configuration et les courants dimensionnent le matériel de chaque côté. Lisez d'abord le courant secondaire : c'est le plus élevé sur un transformateur abaisseur, et celui qui fixe l'appareillage.
Rapport de transformation (a): < 1Transformateur élévateur
Un rapport de your result:1 est inférieur à l'unité : la tension secondaire dépasse donc la primaire. C'est l'enroulement primaire qui porte le courant le plus élevé. Il s'agit de la configuration élévatrice de centrale employée au départ d'une ligne de transport.
Rapport de transformation (a): 1 – 1.01Transformateur d'isolement
Un rapport de your result:1 vaut en pratique 1 : il s'agit donc d'un transformateur d'isolement. Il ne change aucune tension mais sépare galvaniquement les deux circuits, ce qui sert à la sécurité, à la réduction du bruit et à l'établissement d'un régime de neutre séparé.
Rapport de transformation (a): ≥ 1.01Transformateur abaisseur
Un rapport de your result:1 abaisse la tension et élève le courant côté secondaire. C'est la configuration standard de distribution, et c'est au secondaire que se dimensionnent l'appareillage et le câblage.
Un courant secondaire de your result A en base monophasée est important et exige un jeu de barres robuste ou plusieurs câbles en parallèle. Si le transformateur est triphasé, divisez d'abord par 1,732 — la valeur réelle peut se révéler bien plus gérable que ne le laisse croire ce chiffre.
Puissance de sortie: ≥ 500Transformateur de forte puissance
Une sortie de your result kW indique une unité importante. À cette taille, la perte qu'implique la valeur de rendement devient une charge thermique bien réelle : vérifiez le dispositif de refroidissement et rappelez-vous que 2 % d'une forte puissance représente encore beaucoup de chaleur.
Erreurs courantes à éviter
Appliquer la formule de courant monophasé à un transformateur triphasé
Why it matters:Le courant de ligne triphasé vaut kVA·1000/(√3·V), soit 42 % du résultat monophasé. Employer la valeur monophasée surestime le courant de 73 % et conduit à spécifier environ deux fois le cuivre et l'appareillage nécessaires.
✓How to avoid it:Divisez les deux courants par √3 pour une unité triphasée. Tout transformateur à 11 kV ou au-delà desservant un bâtiment est pour ainsi dire toujours triphasé.
Prendre la puissance en kVA pour une capacité en kW
Why it matters:Un transformateur de 100 kVA délivre 100 kVA à n'importe quel facteur de puissance, mais seulement 80 kW à un facteur de 0,8. Dimensionner sur les seuls kW sous-spécifie le transformateur face à une charge réactive.
✓How to avoid it:Dimensionnez sur la puissance apparente. Divisez la demande de puissance active par le facteur de puissance attendu pour obtenir les kVA que le transformateur doit fournir.
Négliger le courant d'enclenchement
Why it matters:L'enclenchement d'un transformateur provoque un appel magnétisant de six à douze fois le courant de pleine charge, qui s'amortit en quelques périodes. Une protection dimensionnée sur le seul courant de pleine charge déclenchera à chaque manœuvre.
✓How to avoid it:Choisissez une protection à caractéristique tolérante à l'enclenchement, ou une temporisation qui laisse passer le transitoire tout en protégeant contre un défaut réel.
Prendre la tension secondaire à vide pour la tension de service
Why it matters:La tension secondaire de plaque est celle à vide. À pleine charge elle chute de la valeur de régulation propre au transformateur, typiquement 2 à 5 %, et cela s'applique avant toute chute de tension en câble.
✓How to avoid it:Tenez compte de la régulation en vérifiant la tension à la charge. Un transformateur affichant 415 V sur sa plaque peut ne délivrer que 400 V à pleine charge, avant que les câbles de distribution ne prennent leur part.
Supposer le rendement constant sur toute la plage de charge
Why it matters:Le rendement d'un transformateur culmine entre la demi-charge et les trois quarts de charge. Les pertes fer sont constantes tandis que les pertes cuivre croissent comme le carré du courant : un transformateur peu chargé est donc inefficace en pourcentage.
✓How to avoid it:Dimensionnez sur le profil de charge réel plutôt que sur la pointe. Un transformateur travaillant à 20 % de charge toute l'année dissipe ses pertes à vide en permanence pour très peu de production utile.
Oublier que les pertes sont continues
Why it matters:Un transformateur de 100 kVA à 98 % de rendement perd 2 kW à pleine charge, et sa perte à vide se poursuit dès qu'il est sous tension, que quelque chose consomme ou non.
✓How to avoid it:Prenez en compte les pertes à vide sur tout transformateur en service permanent. Sur une durée de vie de 30 ans, elles dépassent fréquemment le prix d'achat, d'où l'existence de normes d'efficacité pour les transformateurs de distribution.
Applications pratiques
▸Dimensionner les transformateurs de distribution des bâtiments et des sites
▸Déterminer les calibres de protection de chaque enroulement
▸Dimensionner câbles et jeux de barres des deux côtés
▸Vérifier le rapport de transformation face à la plaque lors de la mise en service
▸Estimer les pertes du transformateur pour le bilan énergétique
▸Convertir entre puissance en kVA et courant disponible
Cas d'usage par secteur
Distribution d'énergie
Le transformateur abaisseur 11 kV vers 415 V est l'alimentation standard des bâtiments dans une grande partie du monde. Sa puissance se choisit à partir de la demande maximale affectée d'un coefficient de foisonnement, et le courant secondaire fixe le calibre du tableau général, qui constitue généralement le poste le plus coûteux.
Production d'électricité
Les transformateurs élévateurs de centrale portent la production de la tension d'alternateur à la tension de transport. Les pertes de transport variant comme le carré du courant, c'est l'élévation de tension qui rend le transport à longue distance viable — et le transformateur y est aussi essentiel que l'alternateur.
Programmes d'efficacité énergétique
Les pertes à vide courent en permanence pendant toute la vie du transformateur et, sur 30 ans, dépassent fréquemment le prix d'achat. C'est pourquoi des exigences minimales d'efficacité s'appliquent désormais aux transformateurs de distribution dans la plupart des pays, et pourquoi remplacer une unité ancienne peut s'amortir sur les seules pertes.
Conseils pratiques
💡Divisez les deux courants par 1,732 pour un transformateur triphasé — c'est la correction la plus souvent oubliée.
💡Les courants sont toujours dans le rapport inverse des tensions ; servez-vous-en comme contrôle du résultat.
💡Dimensionnez sur les kVA et non sur les kW : une charge à mauvais facteur de puissance appelle le courant plein pour moins de puissance active.
💡Prévoyez 2 à 5 % de régulation entre la tension secondaire de plaque et celle délivrée à pleine charge.
💡Le rendement culmine entre la demi-charge et les trois quarts de charge, pas à pleine charge.
💡Les pertes à vide courent dès que l'unité est sous tension et peuvent dépasser son prix d'achat sur 30 ans.
Avantages et limites
Avantages
✓Donne le rapport de transformation et les deux courants d'enroulement à partir des seules données de plaque
✓Identifie automatiquement la configuration d'après le rapport
✓Les courants alimentent directement le calcul des protections et des câbles
✓Vaut pour tout transformateur, via ses tensions et sa puissance
✓Assez simple pour être recoupé avec une plaque signalétique sur site
Limites
!Emploie des relations monophasées ; les courants triphasés sont plus faibles d'un facteur √3
!Traite la puissance de sortie comme kVA fois rendement, ce qui n'égale des kW qu'à facteur de puissance unité
!Suppose la tension secondaire de plaque à vide, en ignorant la régulation en charge
!Applique une seule valeur de rendement, alors que le rendement réel varie avec la charge
!Ne sépare pas les pertes à vide des pertes en charge, qui se comportent très différemment
!Ne tient pas compte du courant d'enclenchement, qui gouverne le choix de la protection
!Ignore l'impédance, qui détermine le niveau de court-circuit côté secondaire
Courants d'enroulement, monophasés et triphasés
Les mêmes transformateurs calculés des deux façons. La colonne triphasée est ce que porte réellement une unité de distribution, et l'écart vaut un facteur 1,732 — assez pour changer le calibre de l'appareillage de deux tailles.
Le calculateur renvoie la colonne monophasée. Divisez par √3 = 1,732 pour obtenir les valeurs triphasées présentées ici.
En divisant la tension primaire par la tension secondaire : a = V₁/V₂. Un transformateur 11 000 V vers 415 V présente un rapport de 26,51:1. Le même rapport s'applique aux spires des enroulements, et les courants sont dans le rapport inverse.
Comment convertir des kVA en ampères ?
En monophasé, I = kVA × 1000 / V. En triphasé, I = kVA × 1000 / (√3 × V). Un transformateur de 100 kVA sous 415 V donne 241 A en monophasé mais seulement 139 A en triphasé, et la distinction compte énormément.
Pourquoi les transformateurs sont-ils caractérisés en kVA plutôt qu'en kW ?
Parce que leur limite est thermique, et que l'échauffement dépend du courant indépendamment de son déphasage avec la tension. Un transformateur alimentant une charge à 0,8 de facteur de puissance porte le courant plein tout en délivrant seulement 80 % de puissance active.
Quelle différence entre élévateur et abaisseur ?
Un transformateur abaisseur présente un rapport supérieur à 1 et réduit la tension en élevant le courant ; un élévateur fait l'inverse. Lequel est lequel ne dépend que de l'enroulement comptant le plus de spires, et le même transformateur peut souvent servir dans les deux sens.
Quelle puissance un transformateur perd-il ?
Une unité de distribution moderne atteint 98 à 99 % de rendement : un transformateur de 100 kVA perd donc environ 1 à 2 kW à pleine charge. La composante à vide de cette perte se poursuit dès qu'il est sous tension, que quelque chose consomme ou non.
Qu'est-ce que le courant d'enclenchement d'un transformateur ?
L'appel magnétisant produit à la mise sous tension, typiquement de six à douze fois le courant de pleine charge, qui s'amortit en quelques périodes. La protection doit l'encaisser tout en détectant un défaut réel, d'où l'emploi de caractéristiques tolérantes à l'enclenchement.
Qu'est-ce que la régulation de tension ?
La chute de tension secondaire entre le fonctionnement à vide et la pleine charge, due à l'impédance propre du transformateur. Elle vaut typiquement 2 à 5 %, si bien qu'une unité affichant 415 V peut ne délivrer que 400 V à pleine charge, avant toute chute en câble.
À quelle charge un transformateur est-il le plus efficace ?
Généralement entre la demi-charge et les trois quarts de charge, là où les pertes cuivre — qui croissent comme le carré du courant — égalent les pertes fer constantes. Un transformateur très surdimensionné travaillant peu chargé est inefficace en pourcentage.
Pourquoi le transport d'énergie se fait-il en haute tension ?
Parce qu'à puissance donnée, une tension plus élevée signifie un courant plus faible, et que les pertes varient comme le carré du courant. Élever 100 kVA de 415 V à 11 kV divise le courant par 26,5 et la perte de transport par 703 à conducteur identique.
À quoi sert un transformateur d'isolement ?
Il présente un rapport 1:1 et ne change aucune tension, mais sépare galvaniquement les deux circuits. Cela sert à la sécurité en milieu médical et industriel, à la réduction du bruit sur les équipements sensibles, et à établir un régime de neutre séparé.
Glossaire
Rapport de transformation
Le rapport des spires primaires aux spires secondaires, égal au rapport des tensions.
kVA
Puissance apparente, produit de la tension par le courant, unité dans laquelle les transformateurs sont caractérisés.
Transformateur abaisseur
Transformateur comptant plus de spires au primaire qu'au secondaire, qui abaisse la tension et élève le courant.
Transformateur élévateur
Transformateur comptant plus de spires au secondaire qu'au primaire, qui élève la tension et abaisse le courant.
Transformateur d'isolement
Transformateur 1:1 assurant une séparation galvanique sans modifier la tension.
Courant d'enclenchement
L'appel magnétisant produit à la mise sous tension, de six à douze fois le courant de pleine charge.
Régulation de tension
La baisse de tension secondaire entre le fonctionnement à vide et la pleine charge, due à l'impédance du transformateur.
Pertes à vide
Les pertes fer consommées dès que le transformateur est sous tension, indépendamment de la charge.
Pertes en charge
Les pertes cuivre dans les enroulements, qui croissent comme le carré du courant.
Courant de ligne
Le courant dans un conducteur d'alimentation d'un réseau triphasé, égal à kVA·1000/(√3·V).
Références scientifiques et normatives
IEC 60076-1 — Power transformers: General — International Electrotechnical Commission
IEEE C57.12.00 — Standard for General Requirements for Liquid-Immersed Distribution, Power and Regulating Transformers — Institute of Electrical and Electronics Engineers
IEC 60076-20 — Energy efficiency requirements for power transformers — International Electrotechnical Commission
EU Regulation 548/2014 — Ecodesign requirements for small, medium and large power transformers — European Commission
Heathcote, M. J., J&P Transformer Book, 13th Edition — Newnes
Conclusion
Le rapport de transformation d'un transformateur est son rapport de tensions, et ses courants d'enroulement découlent de la puissance en kVA divisée par la tension de chaque enroulement — les courants étant toujours dans le rapport inverse des tensions, ce qui constitue un contrôle utile. La correction qui compte le plus est le nombre de phases : ce calculateur renvoie des courants monophasés, et une unité triphasée en porte 73 % de moins. Ses propres valeurs par défaut, 11 kV vers 415 V sous 100 kVA, décrivent un transformateur toujours triphasé en pratique : le courant secondaire honnête vaut donc 139 A et non 241 A. Deux autres points se perdent facilement : les kVA ne sont pas des kW sauf à facteur de puissance unité, et les pertes à vide courent en permanence pendant toute la vie de l'unité, dépassant souvent son prix d'achat sur 30 ans.
Essayez votre propre transformateur ci-dessus, puis balayez la puissance en kVA sur le graphique pour voir les deux courants d'enroulement évoluer ensemble.
