TP4 : Transformateur monophasé

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1 BTS aéro Electricité TP4 : Transformateur monophasé On va étudier les caractéristiques d un mini-transformateur, alimenté par ung.b.f. Pour des questions de sécurité, les tensions appliquées sont faibles et la puissance P 1 reçue par le primaire et celle P 2 reçue par le secondaire sont très faibles. 1. Présentation : 2.1. Schéma 2.1. Caractéristiques : Relever les caractéristiques techniques du mini-transformateur étudié :, la tension nominale de l enroulement primaire : U 2, la tension nominale de l enroulement secondaire : N 1, nombre de spires de l enroulement primaire N 2, nombre de spires de l enroulement secondaire Calculer le rapport m = N2/N1 S, la admissible du transformateur (en VA) : S =.I 1 = U 2.I 2 Connaissant la puissance admissible du transformateur, de cette dernière relation on peut déterminer les courants nominaux pour chacun des 2 enroulements : I 1 = S/ = = A I 2 = S/U 2 = = A 2.1. Principe de fonctionnement Pour information Loi de Faraday : une variation de flux à travers une spire créer une f.é.m. e. Inversement une f.é.m. e dans une spire crée une variation de flux à travers celle-ci. e = dϕ dt C est ce phénomène qui est exploité dans le transformateur.

2 Transformation d énergie électrique Symboles Primaire magnétique Secondaire électrique P (Circuit magnétique) 1 =.I 1.cosϕ 1 P 2 = U 2.I 2.cosϕ 2 ou Le transformateur est un convertisseur statique (pas de pièce en mouvement). Il transforme une tension sinusoïdale en une autre tension sinusoïdale de valeur efficace différente. symbole : 2. TRANSFORMATEUR À VIDE : 2.1. Montage Comme l impédance du voltmètre V 2 est infiniment grande, le transformateur est bien à vide en sortie. GBF V N1 N2 V Le GBF délivre une tension sinusoïdale symétrique. Schéma de montage 2.1. Rôle du transformateur Faire varier la tension U1 en maintenant toujours la fréquence = 1 khz compléter le tableau ci-dessous : (V) U 2 (V) U 2 / Pour obtenir des valeurs proches de la théorie, afin de la vérifier, il est conseillé d utiliser un multimètre possédant un calibre proche des valeurs à mesurer, et de toujours garder ce même calibre. Dans notre cas, nous utiliserons le calibre

3 20 V au primaire et 200 V au secondaire, qui correspondent le mieux au TP. On définit le rapport de transformation m par : En déduire la relation entre m v, et U 2v:... si m > 1, le transformateur et élévateur de tension ; si m < 1, le transformateur est abaisseur de tension VARIATION DE LA FREQUENCE (A VIDE) Pour différentes valeurs de la fréquence, déterminer le rapport des tensions efficaces 100 Hz 500 Hz 1 khz 2 khz 5 KHz U 2v m = U 2v v Le rapport m v est-il dépendant de la fréquence? OUI NON 3. DEPHASAGE A VIDE ENTRE U1 ET U2 A l oscilloscope, relever les deux courbes et U 2V. Quel est le déphasage entre les deux courbes? ϕ U =.. Inverser les deux bornes à la sortie. Relever les deux courbes. Quel est le déphasage entre les deux courbes? ϕ U =.. 4. VARIATION DES COURANTS I1 ET I2 EN CHARGE A GBF Le GBF délivre une tension sinusoïdale N1 N2 A symétrique. Schéma de montage

4 Pour différentes valeurs de I 1, relever I 2 (f = 1 khz) I 1 (A) I 2 (A) Tracer sur le logiciel «Regressi» I 1= f(i 2). Modéliser et imprimer la courbe. En déduire le coefficient directeur de la droite a. a =.. Comparer a et m v:. En déduire la relation entre m v, I 1 et I 2: Modèle du transformateur parfait Parfait : il n y a aucune perte ; le rendement est de 100% de plus Comme le transformateur est parfait : P 1 = P 2 ; Q 1 = Q 2 ; S 1 = S 2 ; et ϕ 1 = ϕ 2. Remarque : en observant les valeurs instantanées u 1 (t) et u 2 (t), on constate quelles sont en opposition de phase. C est-àdire que lorsque u 1 et maximum, u 2 est minimum. m = -u 2 /u 1 6. ADAPTATION D IMPÉDANCE 2.1. Montage On utilise un rhéostat de résistance R variable. On enlève l amplificateur de puissance. Faire le montage ci-dessous.

5 Liste du matériel : GBF Oscilloscope multimètre 2 fils + adaptateur Bobine r conducteur ohmique de résistance 1kΩ une résistance R= 10 KΩ une bobine parfaite d inductance L=0.1 H un condensateur parfait de capacité C= 10 nf

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