Différence clé - Convertisseur de tension vs Transformateur
En pratique, la tension est fournie par de nombreuses sources différentes, souvent par le secteur. Ces sources de tension, CA ou CC, ont une valeur de tension spécifique ou standard (par exemple, 230 V dans le secteur CA et 12 V CC dans une batterie de voiture). Cependant, les appareils électriques et électroniques ne fonctionnent pas vraiment dans ces tensions spécifiques; ils sont amenés à fonctionner sur cette tension par une méthode de conversion de tension dans l'alimentation. Les convertisseurs de tension et les transformateurs sont deux types de méthodes qui effectuent cette conversion de tension. le différence clé entre le convertisseur de tension et le transformateur est que le transformateur ne peut convertir que des tensions alternatives, tandis que les convertisseurs de tension sont conçus pour convertir entre les deux types de tensions.
Qu'est-ce qu'un transformateur ?
Un transformateur transforme une tension variable dans le temps, généralement une tension alternative sinusoïdale. Il fonctionne sur les principes de l'induction électromagnétique.
Figure 01: Transformateur
Comme illustré dans la figure ci-dessus, deux bobines conductrices (généralement en cuivre), primaire et secondaire, sont enroulées autour d'un noyau ferromagnétique commun. Conformément à la loi d'induction de Faraday, la tension variable sur la bobine primaire produit un courant variant dans le temps qui circule autour du noyau. Cela produit un champ magnétique variant dans le temps et le flux magnétique est transféré du noyau à la bobine secondaire. Le flux variant dans le temps crée un courant variant dans le temps dans la bobine secondaire et, par conséquent, une tension variant dans le temps sur la bobine secondaire.
Dans une situation idéale où aucune perte de puissance ne se produit, la puissance d'entrée du côté primaire est égale à la puissance de sortie du côté secondaire. Ainsi, IpVp =IsVs
Aussi, Ip/Is=Ns/N p
Cela rend le rapport de conversion de tension égal au rapport du nombre de tours.
VsVp=Ns/Np
Par exemple, un transformateur 230 V/12 V a un rapport de transformation de 230/12 du primaire au secondaire.
Dans la transmission de puissance, la tension générée à la centrale électrique doit être augmentée pour réduire le courant de transmission, réduisant ainsi la perte de puissance. Dans les sous-stations et les postes de distribution, la tension est abaissée au niveau de la distribution. Sur une application finale comme une ampoule LED, la tension secteur AC doit être convertie en environ 12-5V DC. Les transformateurs élévateurs et les transformateurs abaisseurs sont utilisés pour augmenter et abaisser la tension du côté primaire dans le secondaire, respectivement.
Qu'est-ce qu'un convertisseur de tension ?
La conversion de tension peut être effectuée sous de nombreuses formes telles que AC vers DC, DC vers AC, AC vers AC et DC vers DC. Cependant, les convertisseurs CC-CA sont généralement appelés onduleurs. Néanmoins, tous ces convertisseurs et onduleurs ne sont pas des unités à un seul composant comme les transformateurs, mais sont des circuits électroniques. Ceux-ci sont utilisés comme blocs d'alimentation différents.
Convertisseurs AC vers DC
Ce sont les types de convertisseurs de tension les plus courants. Ceux-ci sont utilisés dans les blocs d'alimentation de nombreux appareils pour convertir la tension secteur CA en tension CC pour les circuits électroniques.
Convertisseur ou onduleur DC vers AC
Ceux-ci sont principalement utilisés dans la production d'énergie de secours à partir de batteries et de systèmes solaires photovoltaïques. La tension continue des panneaux photovoltaïques ou des batteries est inversée en tension alternative pour alimenter le système d'alimentation secteur de la maison ou d'un bâtiment commercial.
Figure 02: Convertisseur CC-CA simple
Convertisseur CA à CA
Ce type de convertisseur de tension est utilisé comme adaptateur de voyage; ils sont également utilisés dans les blocs d'alimentation des appareils fabriqués pour plusieurs pays. Étant donné que certains pays comme les États-Unis et le Japon utilisent 100-120 V dans le réseau national et certains comme le Royaume-Uni, l'Australie utilisent 220-240 V, les fabricants d'appareils électroniques comme les téléviseurs, les machines à laver, etc. utilisent ce type de convertisseurs de tension pour modifier la tension du secteur à une tension alternative correspondante avant de la convertir en courant continu dans le système. Les voyageurs qui se rendent d'un pays à l'autre peuvent avoir besoin d'adaptateurs de voyage pour différents pays afin que leurs ordinateurs portables et leurs chargeurs mobiles s'adaptent à la tension du réseau du pays.
Convertisseur CC à CC
Ce type de convertisseurs de tension est utilisé dans les adaptateurs d'alimentation des véhicules pour faire fonctionner des chargeurs mobiles et d'autres systèmes électroniques sur la batterie du véhicule. Étant donné que la batterie produit généralement 12 V CC, les appareils peuvent devoir modifier la tension de 5 V à 24 V CC selon les besoins.
La topologie utilisée dans ces convertisseurs et onduleurs peut être différente de l'un à l'autre. Là, ils peuvent également utiliser des transformateurs pour convertir la haute tension en une tension plus basse. Par exemple, dans une alimentation CC linéaire, un transformateur est utilisé à l'entrée pour abaisser le secteur CA à un niveau souhaité. Mais il existe également des applications sans transformateur. Dans la topologie sans transformateur, la tension continue (provenant de l'entrée ou convertie à partir du courant alternatif) est activée et désactivée pour créer un signal –DC pulsé à haute fréquence. Le rapport de temps marche-arrêt définit le niveau de tension continue de sortie. Cela peut être considéré comme une transformation progressive. De plus, des convertisseurs abaisseurs, des convertisseurs élévateurs et des convertisseurs abaisseurs-élévateurs sont utilisés pour convertir cette tension continue pulsée en une tension supérieure ou inférieure souhaitée. Ces types de convertisseurs sont uniquement des circuits électroniques composés de transistors, d'inductances et de condensateurs.
Cependant, les conceptions impliquant des circuits sans transformateur et des alimentations à découpage qui utilisent des transformateurs relativement plus petits sont moins chères à produire. De plus, leur efficacité est supérieure et la taille et le poids sont moindres.
Quelle est la différence entre un convertisseur de tension et un transformateur ?
Convertisseur de tension vs transformateur |
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| Il existe différents types de convertisseurs de tension pour effectuer des conversions entre les tensions CC et CA. | Les transformateurs ne sont utilisés que pour convertir des tensions alternatives; ils ne peuvent pas fonctionner en courant continu. |
| Composants | |
| Les convertisseurs de tension sont des circuits électroniques, parfois également équipés de transformateurs. | Les transformateurs sont constitués de bobines de cuivre, de bornes et de noyaux de ferrite; c'est un appareil autonome. |
| Principe de fonctionnement | |
| La plupart des convertisseurs de tension fonctionnent sur les principes électroniques et la commutation des semi-conducteurs. | Le principe de base du fonctionnement du transformateur est l'électromagnétisme. |
| Efficacité | |
| Les convertisseurs de tension ont un rendement comparativement plus élevé en raison de la faible génération de chaleur lors de la commutation des semi-conducteurs. | Les transformateurs sont moins efficaces car ils sont confrontés à plusieurs pertes de puissance, notamment une forte génération de chaleur due au cuivre. |
| Applications | |
| Les convertisseurs de tension sont principalement utilisés dans les appareils portables tels que les adaptateurs secteur, les adaptateurs de voyage, etc. car ils sont plus légers et plus petits. | Les transformateurs sont utilisés dans de nombreuses applications, même dans les convertisseurs de tension. Cependant, si des tensions plus élevées doivent être converties, de gros transformateurs doivent être utilisés. |
Résumé - Convertisseur de tension vs Transformateur
Les transformateurs et les convertisseurs de tension sont deux types de convertisseurs de puissance. Alors qu'un transformateur est un appareil unique autonome, les convertisseurs de tension sont des circuits électroniques constitués de semi-conducteurs, d'inductances, de condensateurs et parfois même de transformateurs. Les convertisseurs de tension peuvent être utilisés avec une entrée CC ou CA pour les convertir en CA ou CC. Mais les transformateurs ne peuvent avoir qu'une entrée de tensions alternatives. C'est la principale différence entre le convertisseur de tension et le transformateur.
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