TP-COURS TRANSFORMATEUR =I 2N 1. CONSTITUTION PRÉPARATION ET SCHÉMA DE MONTAGE

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1 INTRODUCTION : Les consignes propres à tout TP concernant la sécurité et les méthodes de Travail, seront copiées/collées en pages de garde du compte rendu, lues, appliquées et signées. Ces consignes peuvent être trouvées, entre autres sur le serveur pédagogique dans le Répertoire «Ressources de la classe» à la rubrique Physique Appliquée. Il convient de se faire un document TP modèle qui aura ces consignes en introduction. BUT Appliquer les règles de sécurité du domaine BTA (50 V à 500 V ~ ou 120 à 750V DC) Analyser la constitution et le principe de fonctionnement d un transformateur. Vérifier l isolement galvanique Primaire/ Secondaire et mesurer les résistances des enroulements. Etude à vide sous tension nominale U 1N : mesure de m=u2/u1 et des pertes P FER Essai en court-circuit sous tension réduite et courant nominale secondaire I 2CC =I 2N 1. CONSTITUTION PRÉPARATION ET SCHÉMA DE MONTAGE ON CÂBLERA TOUJOURS EN RELIANT LES 2 SECONDAIRES EN SÉRIE (S2 et S3 reliées). On TRAÇERA u1=v P1 P2 et u 2 =v S1 S4, i_1 et i_2 conformément au symbole du transformateur TRACÉ EN BAS À GAUCHE. 1 / 7

2 2. ISOLEMENT GALVANIQUE ENTRE LE PRIMAIRE ET LE SECONDAIRE 2.1. TRACER LES OHMMÈTRES NÉCESSAIRES POUR FAIRE LES MESURES DEMANDÉES DANS LE TABLEAU (SECONDAIRES EN SÉRIE) 2.2. MESURER LES RÉSISTANCES ET LES REPORTER CI-DESSOUS MESURE DES RÉSISTANCES R1( ) R2( ) R P1S1 ( ) R P1S4 ( ) R P2S1 ( ) R P2S4 ( ) R P2, S2 S3 ( ) R P1, S2 S3 ( ) PRIMAIRE SECONDAIRE 2 / 7

3 3. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT (INDUCTION ÉLECTROMAGNÉTIQUE) On va alimenter l enroulement primaire, en continu, puis en sinusoïdal (prise secteur 230V/50Hz), et relever U2 (Valeur efficace AC ou valeur moyenne DC ) et u2(t). Attention U2=U S1S EN CONTINU (DC) : PLACER L ALIMENTATION ET LES APPAREILS DE MESURE pour relever U2(DC) et u2(t). VÉRIFIER la consignation du poste (Arrêt d'urgence appuyé et prise secteur débranchée).!!!!!! HORS TENSION, CÂBLER, VÉRIFIER et faites vérifier par le PROFESSEUR!!!!!!! Régler U1 = 30V et Relever U2=U S1S4 et u2(t) (photo d écran) U 1 =30V donneu 2 MOY DC = V et u2(t) (faire la courbe) CONCLUSION : 3 / 7

4 3.2. EN RÉGIME SINUSOÏDAL 230V/50Hz ON RAPPELLE QU'UN CONTACT avec la tension de 230V utilisée, peut être MORTEL! IL EST STRICTEMENT INTERDIT : D'UTILISER DES CORDONS DE LIAISONS (FILS CONDUCTEURS) AUTRES QUE DES CORDONS ISOLÉS IP2, MIS À DISPOSITION. D'UTILISER DES MATÉRIELS AUTRES QUE CEUX SPÉCIFIÉS DANS LE SUJET DE TP. DE MODIFIER OU INTERVENIR SUR UN MATÉRIEL JUGÉ DÉFECTUEUX. IL EST OBLIGATOIRE, EN CAS D'INCIDENT, DE METTRE HORS TENSION, PAR L'ARRÊT D'URGENCE, ET D'APPELER LE PROFESSEUR. TOUS LES FILS DE CONNEXION SERONT DES FILS DOUBLE ISOLATION!! TRACER LE SCHÉMA du câblage, sur le montage schématisé et sur le modèle du transformateur en bas. Les enroulements secondaires seront mis en série. Marquer u1 et u2, i 1 et i 2 ET TRACER les appareils de mesure pour relever : U1(AC) =, U2(AC) = et u2(t) = Calculer m= U2 U1 =.!!!! HORS TENSION, CÂBLER, VÉRIFIER et faites vérifier par le PROFESSEUR!!!!! CONCLUSION: EXPLIQUER l apparition de de u2(t) sinusoïdale, avec la loi de FARADAY, par une chaîne, Cause-->Effet, utilisant le flux magnétique. u 1 variable --> i 1 variable --> variable --> 4 / 7

5 4. ESSAI À VIDE ( i2 = 0 ) : 4.1. MESURE DU RAPPORT DE TRANSFORMATION m= U2 U1 : TRACER le câblage pour mesurer U1, I1, P1 et U2=U S1S4 HORS TENSION, câbler l ALIMENTATION ALTERNATIVE, OU les 2 BORNES de TENSION ALTERNATIVE DU PUPITRE, le wattmètre et le multimètre pour mesurer U1, I 10, P 10 et U2=U S1S4. Les 2 bornes COM du wattmètre doivent au même point!!! VÉRIFIER et faites vérifier par le PROFESSEUR!!!!! U1(V) U2(V) m= U2 U1 Conclusion sur le rapport de transformation m : 4.2. MESURE DES PERTES FER P FER Sous U 1N =230V : À vide, I 20 =0, et donc I 1 très faible. Il y a donc très peu de pertes joules(dans le Cu) Il ne reste que les pertes Fer que l on peut donc mesurer au Wattmètre. P FER = = W 5 / 7

6 5. ESSAI EN CHARGE NOMINALE (S = 20 VA) On veut mesurer I1, P1, U2, ET EN DÉDUIRE I2 ET P2 sous U 1N =230V et S = 20 VA. Calculer S 2N = VA et la charge Ru= à connecter TRACER le câblage pour mesurer U1,I1, P1 et U2=U S1S4 HORS TENSION, câbler l ALIMENTATION ALTERNATIVE, OU les 2 BORNES de TENSION ALTERNATIVE DU PUPITRE, LA CHARGE R u =100, le wattmètre et le multimètre pour mesurer U1, I 10, P 10 et U2=U S1S4 VÉRIFIER et faites vérifier par le PROFESSEUR!!!!! Mettre sous tension U 1N = V Relever U 1N = V, I 1N = A, P 1N = W et U 2N =U S1S4 = V Exprimer P 2N U 2N,R U =. et P 2N = W De même I 2N U 2N, Ru =, et I 2N = A Calculer le rendement nominal = Pu Pa = P2 P1 = % 6 / 7

7 6. ESSAI EN COURT-CIRCUIT POUR MESURER LES PERTES JOULES P J ( dans le cuivre ): On met le secondaire en court-circuit et on alimente le primaire sous U1 réduite, de façon à ce que I2 ne dépasse pas I 2N. Alors, Pu=P2=0 car U2=0 (court-circuit), P 1CC ne sert donc qu à compenser des pertes. ² Ces pertes sont essentiellement des pertes Joules ou pertes cuivre, car P FER =k.u 1 et U 1 faible. Donc P 1CC =P J TRACER le câblage pour mesurer U1, I1, P1 et I 2N à la PINCE AMPÈREMÉTRIQUE. HORS TENSION, câbler l ALIMENTATION ALTERNATIVE, OU les 2 BORNES de TENSION ALTERNATIVE DU PUPITRE, LA CHARGE, le wattmètre et le multimètre pour mesurer U1, I 10, P 10 et I 2N. VÉRIFIER et faites vérifier par le PROFESSEUR!!!!! En partant de U1 = 0, mettre sous tension RÉDUITE U 1CC = V, pour I 2N = S N = 20 U 2N 48 =0,41 A. Relever P 10 =P J = W Calculer le rendement Nominal = Pu Pa = P 2N P FER P J = % Comparer avec la mesure précédente : = P2 P1 = % P 2N 7 / 7