Les transformateurs sont des appareils électriques qui reposent sur les principes de l'induction électromagnétique pour transférer l'énergie entre deux ou plusieurs bobines. Le fonctionnement fondamental d'un transformateur implique un courant alternatif (AC). Il y a quelques raisons pour lesquelles les transformateurs ne fonctionnent pas bien, ou pas du tout, avec du courant continu (DC):
Les transformateurs fonctionnent sur le principe de l'induction électromagnétique, où un champ magnétique changeant induit une tension dans une bobine voisine. En AC, le courant alterne direction, provoquant un champ magnétique changeant. Cependant, en courant continu, le courant circule dans une direction en continu, ce qui entraîne un champ magnétique constant. Sans un champ magnétique changeant, il n'y a pas d'induction de tension dans la bobine secondaire et le transformateur ne fonctionne pas comme prévu.
Saturation magnétique: Les transformateurs sont conçus pour fonctionner avec des champs magnétiques variables. Dans le cas de DC, le champ magnétique peut saturer le noyau du transformateur. Lorsque le noyau sature, il perd sa capacité à induire efficacement la tension et l'efficacité du transformateur diminue considérablement.
Pertes par courants de Foucault et hystérésis: Les transformateurs subissent des pertes dues aux courants de Foucault et à l'hystérésis dans le matériau du noyau. Ces pertes sont plus prononcées en DC qu'en AC. Les courants de Foucault sont des courants de circulation induits dans le noyau, et l'hystérésis implique l'énergie perdue lorsque l'aimantation du noyau change constamment de direction. Ces pertes rendent les opérations en courant continu moins efficaces et peuvent entraîner une surchauffe.
Défis de conception de transformateur CC: La conception d'un transformateur spécifiquement pour un fonctionnement en courant continu nécessite des considérations spécialisées, telles que l'utilisation d'une polarisation magnétique pour éviter la saturation. Les transformateurs à courant continu ont tendance à être plus complexes et moins pratiques que leurs homologues à courant alternatif.
Alors que les transformateurs ne conviennent pas au courant continu, il existe des dispositifs appelés convertisseurs ou onduleurs qui peuvent convertir DC en AC et vice versa. Ces dispositifs permettent des transformateurs dans les systèmes qui impliquent des sources de courant continu. De plus, les systèmes d'alimentation modernes utilisent principalement le courant alternatif pour la transmission de puissance à longue distance en raison de la facilité de transformation de tension à l'aide de transformateurs et de la perte réduite pendant la transmission.