Chapitre 3 : Le transformateur



Documents pareils
ELEC2753 Electrotechnique examen du 11/06/2012

Chapitre 7. Circuits Magnétiques et Inductance. 7.1 Introduction Production d un champ magnétique

Les résistances de point neutre

Références pour la commande

Charges électriques - Courant électrique

Série 77 - Relais statiques modulaires 5A. Caractéristiques. Relais temporisés et relais de contrôle

M HAMED EL GADDAB & MONGI SLIM

Circuits RL et RC. Chapitre Inductance

F = B * I * L. Force en Newtons Induction magnétique en teslas Intensité dans le conducteur en ampères Longueur du conducteur en mètres

Les Mesures Électriques

CH 11: PUIssance et Énergie électrique

Exercice n 1: La lampe ci-dessous comporte 2 indications: Exercice n 2: ( compléter les réponses sans espaces)

Solutions pour la mesure. de courant et d énergie

COMMANDER la puissance par MODULATION COMMUNIQUER

Cours d électricité. Circuits électriques en courant constant. Mathieu Bardoux. 1 re année

Module d Electricité. 2 ème partie : Electrostatique. Fabrice Sincère (version 3.0.1)

RELAIS STATIQUE. Tension commutée

Réseau électrique. Le transport de l énergie électrique depuis la centrale électrique jusqu à la maison de Monsieur Toulemonde

CHAPITRE XIII : Les circuits à courant alternatif : déphasage, représentation de Fresnel, phaseurs et réactance.

Chapitre 1 Régime transitoire dans les systèmes physiques

Monte charge de cuisine PRESENTATION DU MONTE CHARGE

Électricité au service des machines. heig-vd. Chapitre 3. Alimentations électriques, courant alternatif 3-1

Système ASC unitaire triphasé. PowerScale kva Maximisez votre disponibilité avec PowerScale

Chapitre 7: Énergie et puissance électrique. Lequel de vous deux est le plus puissant? L'énergie dépensée par les deux est-elle différente?

Introduction : Les modes de fonctionnement du transistor bipolaire. Dans tous les cas, le transistor bipolaire est commandé par le courant I B.

Le transistor bipolaire

MATIE RE DU COURS DE PHYSIQUE

INSTALLATIONS INDUSTRIELLES

Relais statiques SOLITRON MIDI, Commutation analogique, Multi Fonctions RJ1P

n 159 onduleurs et harmoniques (cas des charges non linéaires) photographie Jean Noël Fiorina

La polarisation des transistors

CHAPITRE IX. Modèle de Thévenin & modèle de Norton. Les exercices EXERCICE N 1 R 1 R 2

Electricité. Electrostatique

Systèmes de distributeurs Systèmes de distributeur selon la norme ISO , taille 2, série 581. Caractéristiques techniques

électricité Pourquoi le courant, dans nos maison, est-il alternatif?

NPIH800 GENERATION & RESEAUX. PROTECTION de COURANT TERRE

1 000 W ; W ; W ; W. La chambre que je dois équiper a pour dimensions : longueur : 6 m largeur : 4 m hauteur : 2,50 m.

DÉPANNAGE SUR PLACE D UN MOTEUR À COURANT CONTINU

«LES ALTERNATEURS DE VOITURES»

CONTRÔLE DE BALISES TYPE TB-3 MANUEL D'INSTRUCTIONS. ( Cod ) (M H) ( M / 99G ) (c) CIRCUTOR S.A.

LES APPAREILS A DEVIATION EN COURANT CONTINU ( LES APPREILS MAGNETOELECTRIQUES)

Electrotechnique. Fabrice Sincère ; version

Les schémas électriques normalisés

TEST D ALIMENTATION CONTINUE

I GENERALITES SUR LES MESURES

!!! atome = électriquement neutre. Science et technologie de l'environnement CHAPITRE 5 ÉLECTRICITÉ ET MAGNÉTISME

Chauffage par induction

Cours 9. Régimes du transistor MOS

Mesure. Multimètre écologique J2. Réf : Français p 1. Version : 0110

Eléments constitutifs et synthèse des convertisseurs statiques. Convertisseur statique CVS. K à séquences convenables. Source d'entrée S1

Moteurs pas à pas Michel ABIGNOLI Clément GOELDEL Principe des moteurs pas à pas Structures et modèles de description Alimentation Commande

Sciences physiques Stage n

Numéro de publication: Al. int. Cl.5: H01H 9/54, H01H 71/12. Inventeur: Pion-noux, uerara. Inventeur: Morel, Robert

II 2G EEx ia IIC T6. Mode de protection

Elec II Le courant alternatif et la tension alternative

Notice technique. Système de surveillance MAS 711

Il se peut que le produit livré diffère de l illustration.

CIRCUIT DE CHARGE BOSCH

Module 3 : L électricité

Physique, chapitre 8 : La tension alternative

AMBUS IS Collecteur d impulsions M-Bus

Notions fondamentales sur le démarrage des moteurs

sciences sup Cours et exercices corrigés IUT Licence électricité générale Analyse et synthèse des circuits 2 e édition Tahar Neffati

Certificat d Approbation CEE de modèle d instrument de mesure Numéro : UK 2549 Révision 1

CORRECTION TP Multimètres - Mesures de résistances - I. Mesure directe de résistors avec ohmmètre - comparaison de deux instruments de mesure

Alimentation portable mah

AMELIORATION DE LA FIABILITE D UN MOTEUR GRÂCE AU TEST STATIQUE ET DYNAMIQUE

Vannes PN16 progressives avec corps en acier inox et

MESURES D'ÉNERGIE ÉLECTRICITÉ

Thermostate, Type KP. Fiche technique MAKING MODERN LIVING POSSIBLE

L ÉLECTROCUTION Intensité Durée Perception des effets 0,5 à 1 ma. Seuil de perception suivant l'état de la peau 8 ma

ACADÉMIE D ORLÉANS-TOURS NOTE D INFORMATION n 25

Le triac en commutation : Commande des relais statiques : Princ ipe électronique

Module de mesure de courant pour relais statiques serie HD Module de mesure de courant HD D0340I

Varset Direct. Batteries fixes de condensateurs basse tension Coffrets et armoires. Notice d utilisation. Armoire A2

CHAPITRE VI ALEAS. 6.1.Généralités.

Multichronomètre SA10 Présentation générale

Convertisseurs Statiques & Machines

T.P. 7 : Définir et contrôler un système d allumage statique

Multitension Monofonction. Multitension Multifonction

Guide de correction TD 6

1 Savoirs fondamentaux

1 ère partie : tous CAP sauf hôtellerie et alimentation CHIMIE ETRE CAPABLE DE. PROGRAMME - Atomes : structure, étude de quelques exemples.

L'intégration et le montage d'appareillages électriques doivent être réservés à des électriciens

LYCEE TECHNIQUE PIERRE EMILE MARTIN BOURGES ETUDE D UN TRAITEMENT DE SURFACE

Fiche technique Schneider

Fonctions de deux variables. Mai 2011

Electrotechnique: Electricité Avion,

Chapitre 6 ÉNERGIE PUISSANCE - RENDEMENT. W = F * d. Sommaire

CHAPITRE VIII : Les circuits avec résistances ohmiques

Relais statiques SOLITRON, 1 ou 2 pôles Avec dissipateur intégré

ACCIDENTS ELECTRIQUES EN CHIRURGIE COELIOSCOPIQUE. Dr JF Gravié FCVD

Distribué par Lamoot Dari GTS-L 5 / 10 / 15 DONNEES TECHNIQUES

Etude des convertisseurs statiques continu-continu à résonance, modélisation dynamique

Jean-Marc Schaffner Ateliers SCHAFFNER. Laure Delaporte ConstruirAcier. Jérémy Trouart Union des Métalliers

Adaptateurs réseau CPL 200 Plus (PL200P)

Convertisseurs statiques d'énergie électrique

UMG 20CM. UMG 20CM Appareil de surveillance des circuits de distribution avec 20 entrées et RCM. Analyse d harmoniques RCM. Gestion d alarmes.

Gestion d'éclairage. Contrôle de chauffe. Contrôle de mouvement. Relais statiques GN+

MODULE DIN RELAIS TECHNICAL SPECIFICATIONS RM Basse tension : Voltage : Nominal 12 Vdc, Maximum 14 Vdc

Transcription:

I Présentation 1. Constitution 2. Symbole et convention Chapitre 3 : Le transformateur II Transformateur parfait en sinusoïdal 1. relation entre les tensions 2. formule de Boucherot 3. les intensités 4. les puissances III Transformateur réel 1. plaque signalétique 2. les pertes a) pertes par effet Joule b) pertes magnétiques c) fuites magnétiques d) modèle équivalent 3. modèle du transformateur ramené au secondaire a) hypothèse de Kapp b) modèle de Thévenin 4. détermination des pertes et du modèle 5. rendement a) essai à vide b) essai en court circuit 6. chute de tension en charge M. Dedieu ; Lycée J.Perrin (95) 1

I Présentation Le transformateur est une machine statique permettant, en alternatif, la modification de certaines grandeurs (tension, intensité) sans changer leur fréquence. Il assure la transmission de la puissance avec un excellent rendement. Source alternative i 1 i 2 transformateur récepteur U 1 et U 2 sont les valeurs efficaces de et :. Si U 2 > U 1, le transformateur est élévateur de tension. Si U 2 < U 1, il est abaisseur de tension. Si U 2 = U 1, il assure l isolement électrique entre la source et la charge. 1. Constitution Le transformateur est un quadripôle constitué d un circuit magnétique fermé sur lequel on a bobiné deux enroulements électriquement indépendants. La tension sinusoïdale au primaire crée un champ magnétique variable qui, guidé par le noyau, traverse l enroulement secondaire. Celui-ci est donc le siège d une tension induite. Doc 1 M. Dedieu ; Lycée J.Perrin (95) 2

L enroulement primaire comporte N 1 spires et le secondaire N 2. Le primaire reçoit de la puissance du réseau : il se comporte comme un récepteur (convention récepteur) Le secondaire fournit de la puissance à la charge : il se comporte comme un générateur (convention générateur) 2. symboles i 1 i 2 i 1 i 2 Les bornes sont homologues, repérées par des points sur le schéma, si i 1 entrant par l une et i 2 entrant par l autre créent dans le circuit magnétique des champs magnétiques de même sens. II Transformateur parfait en sinusoïdal 1. relation entre les tensions u u 2 1 e e 2 2 = = = -m où m : rapport de transformation 1 N N 1 en complexe : U 2 / U 1 = -m en valeur efficace : U 2 / U 1 = m 2. formule de Boucherot E 1 = 4,44 N 1 B max S f E 1 : valeur efficace de la fém e 1 (V) N 1 : nombre de spire au primaire B max : valeur max du champ magnétique dans le circuit (Tesla T) f : fréquence d alimentation (Hz) S : section du circuit magnétique (m²) M. Dedieu ; Lycée J.Perrin (95) 3

3. les intensités De même, En valeurs instantanées : i 1 = -m.i 2 en complexe : I 1 = -m. I 2 en valeur efficace : I 2 / I 1 = 1/m 4. les puissances U 2 puissances apparentes : S 1 = U1 I1 = m I 2 = U 2 I 2 donc S1 = S2 m puissances actives : d après la définition du transformateur parfait P 1 = P 2 P1 = S1 cos ϕ1 = S2 cos ϕ2 donc ϕ1 = ϕ2 puissances réactives : Q 1 = S 1 sin ϕ 1 = S 2 sin ϕ 2 = Q 2 Exercice : Le primaire d un transformateur parfait, de rapport de transformation m=0,4 est alimenté par une tension sinusoïdale de valeur efficace 220V et de fréquence 50Hz. Le secondaire alimente une bobine de resistance 10Ω et d inductance 0,03H Calculer les différentes puissances fournies par le secondaire. U 2 =m.u 1 = 0,4 220 = 88V Z 2 = R²(Lω)² = 13,7Ω I 2 =U 2 / Z 2 = 88 / 13,7 = 6,4A Tanφ 2 = 2πfL/R = 0,942 φ 2 = 43 Donc : S 2 = U 2.I 2 = 563 VA P 2 = S 2.cos φ 2 = 410 W Q 2 = S 2.sin φ 2 = 386 VAR M. Dedieu ; Lycée J.Perrin (95) 4

III Transformateur réel 1. plaque signalétique Elle indique : U 1 : tension d alimentation du primaire S n : puissance apparente nominale U 20 : tension d utilisation à vide du secondaire f : fréquence d utilisation on peut alors calculer : le rapport de transformation m = U 20 / U 1 les intensités des courants nominaux I 1n = S n / U 1 et I 2n = S n / U 20 2. les pertes le transformateur réel est un transformateur parfait avec des pertes (Joule, magnétique, fuites) - les pertes par effet Joule dans les enroulements - les pertes magnétiques (Foucault, hystérésis) - les fuites magnétiques : toutes les lignes de champ ne sont pas canalisées par le circuit magnétique fermé. a) pertes par effet Joule elles se produisent dans les résistances R 1 et R 2 des enroulements traversés par les courants i 1 et i 2 : P Joule = R 1.I 1 ² R 2.I 2 ² on ajoute donc sur le schéma équivalent du transfo parfait, les résistances R 1 et R 2 R 1 i 1 i 2 R 2 Transfo parfait M. Dedieu ; Lycée J.Perrin (95) 5

b) pertes magnétiques Le circuit magnétique est le siège de pertes magnétiques : - pertes par courants de Foucault ( échauffement ). - Pertes par hystérésis. on limite les pertes par courants de Foucault, en utilisant un circuit magnétique feuilleté ( les courants passent plus mal) par hystérésis, en utilisant des aciers doux ( cycle hystérésis étroits) Rappels magnétiques Courants de Foucault : courants induits dans un conducteur soumis à un champ variable. Hystérésis d un matériaux : La désaimantation se fait avec un retard par rapport à l aimantation. Les pertes magnétiques dépendent de U 1 et f. ces pertes se produisent dans le circuit magnétique, dès que le primaire est alimenté. Ces pertes se traduisent par une consommation supplémentaire de puissance réactive (comme une inductance pure : L F ) et de puissance active (comme une résistance R F ) R 1 i 1 i 2 R 2 R f L Transfo parfait M. Dedieu ; Lycée J.Perrin (95) 6

c) fuites magnétiques toutes les lignes de champ ne sont pas canalisées par le circuit magnétique, certaines se referment dans l air. Donc on ajoute L 1 et L 2 sur le schéma précédent, et on obtient le modèle équivalent définitif d) modèle équivalent i R 1 L 1 L 2 1 i 2 R 2 L R f Transfo parfait 3. modèle du transformateur ramené au secondaire a) hypothèse de Kapp on néglige i 10 devant i 1 et i 2 au fonctionnement nominal i R 1 L 1 L 2 1 i 2 R 2 e 1 e 2 Alors comme pour un transfo parfait, on a : I 1 = m.i 2 b) Modèle de Thévenin i 2 R S jx S E S charge MET ramené au secondaire Avec Z s = R s j.x s où R S = R 2 m²r 1 X S = X 2 m²x 1 M. Dedieu ; Lycée J.Perrin (95) 7

R S : résistance du transfo ramenée au secondaire (rend compte des résistances des enroulements) X S : réactance du transfo ramenée au secondaire (rend compte des fuites magnétiques) U 2 = E S Z S.I 2 4. détermination des pertes et du modèle a) essai à vide A W i 10 0 u V 20 On se place à U 1 nominal Le wattmètre mesure la puissance absorbée à vide par le transfo : P 10 P 10 = P Fe R 1 I 10 ² Perte Fer Perte joule à vide or I 10 très faible (car à vide donc I 2 nul) donc R 1 I 10 ² << P Fe Et finalement P 10 = P Fe l essai à vide permet de mesurer les pertes Fer les pertes Fer dépendent de U 1 A vide : I 2 = 0 E S = U 20 M. Dedieu ; Lycée J.Perrin (95) 8

b) essai en court circuit cc V A W i 1cc i 2cc on se place à U 1cc réduite, de façon à avoir i 2cc = i 2n (valeur nominale) le wattmètre mesure la puissance absorbée en court-circuit par le transfo : P 1cc P 1cc = P Fecc P Joule Perte Fer en courtcircuit Perte joule or U 1cc faible donc P Fecc négligeable finalement : P 1cc = P Joule l essai en court-circuit permet de mesurer les pertes Joule En court circuit : on détermine : U Z s = m² I 1cc 1cc R s = I P 1cc 2cc ² et X s = Z s ² R s ² en effet : P 1cc = R 1 I 1cc ² R 2 I 2cc ² (on néglige les pertes Fer) = m² R 1 I 2cc ² R 2 I 2cc ² car I 1cc = m.i 2cc = (m² R 1 R 2 ) I 2cc ² donc R S = P 1cc /I 2cc ² P1cc et donc on en déduit : Rs = et Xs = Zs ² R s ² I ² 2cc M. Dedieu ; Lycée J.Perrin (95) 9

5. rendement méthode directe : W i 1 i 2 W Puissance au secondaire P 2 η = = P 1 U 2.I 2.cos ϕ 2 U 1.I 1.cos ϕ 1 Puissance au primaire méthode des pertes séparées : essai à vide : P Fer essai en court circuit : P Joule essai en charge : P 2 P 2 η = = P 1 P 2 P 2 P Fe P J Exercice : Un transfo 230/24V ; 63VA Un essai à vide : P 10 = 5W Un essai en court circuit : P 1cc = 10W Un essai sur résistance permet de mesurer P 2 = 50W Déterminer : 1/ I 1n ; I 2n ; m 2/ η 3/ R 1 et R 2 sachant que R 2 = 100.R 1 1/ I 1n = 270mA ; I 2n = 2,6A ; m = 0,11 2/ η = 50/ (50510)=0.77 3/ R 1 0.27² R 2 2.6² = 10 et R 2 = 100.R 1 donc R 1 = 15mΩ et R 2 = 1,5Ω M. Dedieu ; Lycée J.Perrin (95) 10

6. chute de tension en charge Z S I 2 E S = U 20 charge U 2 Loi des mailles U 20 = U 2 Z S.I 2 = U 2 R S.I 2 jx S.I 2 Diagramme de Fresnel : U 20 = U 2 R S.I 2 X S.I 2 U 20 θ X S I 2 ϕ 2 U 2 I 2 R S I 2 ϕ 2 θ faible, donc on fait l approximation θ = 0 d où la formule approchée : θ U 2 = Rs I 2 cos ϕ Xs I 2 sin ϕ M. Dedieu ; Lycée J.Perrin (95) 11

Docs élève M. Dedieu ; Lycée J.Perrin (95) 12

Doc 1 M. Dedieu ; Lycée J.Perrin (95) 13