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Le Transformateur. 1 Le contexte 2 Repérages et notations 3 Le transformateur parfait 4 Les transformateurs spéciaux 5 Le transformateur réel 6 Essais.

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1 Le Transformateur

2 1 Le contexte 2 Repérages et notations 3 Le transformateur parfait 4 Les transformateurs spéciaux 5 Le transformateur réel 6 Essais sur le transformateur 7 Mise sous tension

3 Le contexte Quest-ce quun Transformateur ? Quand lutilise-t-on ? Quelles sont ses propriétés essentielles ? Comment est-il fabriqué ?

4 Quest-ce quun transformateur ? Cest un convertisseur statique destiné à modifier lamplitude des signaux ALTERNATIFS tout en conservant la même fréquence. Il est aux systèmes électriques ce quest le réducteur aux systèmes mécaniques.

5 Quest-ce quun transformateur ? Primaire Alimentation Secondaire Utilisation Tension U 1 Courant I 1 Fréquence f 1 Tension U 2 U 1 Courant I 2 I 1 Fréquence f 2 = f 1 u1u1 i1i1 u2u2 i2i2 source charge U2 < U1 Abaisseur U2 > U1 Elévateur U2 = U1 Séparateur

6 Quand lutilise-t-on ? Pour adapter la tension, le plus souvent pour labaisser Pour séparer galvaniquement deux circuits électriques Pour changer le nombre de phases

7 Quelles sont ses propriétés essentielles ? - Alimenté, au primaire, par une source de tension parfaite, il se comporte, vu du secondaire, comme une source de tension quasi parfaite. La chute de tension en charge est très faible ( < 5%) - Le rendement est excellent ( > 95 % ) - Le coût est modéré et il est dune très grande robustesse - La gamme des puissances sétend de 1 VA à 100 M VA - Le courant absorbé à vide est très faible - Le modèle du transformateur parfait rend compte de son comportement à mieux que 95% ( 19/20 ) - Lors de la mise sous tension à vide, le courant dappel peut être très important

8 Comment est-il fabriqué? La carcasse magnétique est un empilage de tôles Secondaire Isolant Noyau Primaire

9 Repérage et notations + i2i2 u2u2 e1e1 e2e2 u1u1 i1i1 i1i1 u2u2 i2i2 source charge u1u1

10 Le transformateur parfait U1U1 Source Charge U2U2 I2I2 Z Ch I1I1 Pour les valeurs efficaces

11 Le transformateur parfait Pour les valeurs instantanées Le théorème dAmpère donne : La perméabilité étant infinie - m u 1 = u 2 i2i2 charge u1u1 - m i 2 = i 1 source

12 Le transformateur parfait - m u 1 = u 2 i2i2 charge u1u1 - m i 2 = i 1 source U 1eff = 4,44 f n 1 B max S U 2eff = 4,44 f n 2 B max S U2U2 U1U1 I1I1 I2I2 (imposé par U 1 ) 1 2 Le transfo réel

13 Les transformateurs spéciaux Lautotransformateur (ATV) Le transformateur de potentiel (TP) Le transformateur de courant (TC) Transformateurs à plusieurs secondaires Transformateur dadaptation

14 Lautotransformateur u1u1 i1i1 n1n1 u2u2 i2i2 source n2n2 u1u1 u2u2 0% 100% 120%

15 Le transformateur de potentiel TP 1/1000 HT à mesurer Ex : 20 kV 20V V

16 Le transformateur de courant Fort courant à mesurer Ex : A A TC 1000/1 5 A A Courant alternatif à mesurer Pince Ampère-métrique

17 Le transformateur à plusieurs secondaires u1u1 u2u2 u3u3 unun u1u1 u2u2 u2u2 Ph 1 neutre Ph 2 u2u2 u1u1 u2u2

18 Le transformateur à plusieurs secondaires u1u1 u2u2 u1u1 u2u2 0 V 230 V 400 V24 V 0 V -10% +10%

19 Le transformateur dadaptation Source Charge u i RgRg RLRL egeg Pu RLRL R Lopt = R g P umax = E 2 g /4R g

20 Le transformateur réel Schéma « Naturel » l1l1 l2l2 r1r1 r2r2 -m u 1 i1i1 u1u1 -mi 2 i2i2 u2u2 RFRF u1u1 LPLP Résistance du fil Inductance magnétisante Pertes fer Inductance de fuites

21 Le transformateur réel u2u2 -m u 1 -mi 2 RFRF i1i1 u1u1 i2i2 X S = l s RSRS Schéma « simplifié » LPLP iMiM i 10 Une seule résistance pour rendre compte des pertes Cuivre Une seule inductance pour rendre compte des fuites

22 u2u2 -m u 1 -mi 2 i2i2 X S = l s RSRS i1i1 u1u1 Rs.I 2 jXs.I 2 U2U2 2 -m.U 1 U 2 H I2I2 O I2I2 O U2U2 -m.U 1 K H 2 U 2 Rs.I 2 L M jXs.I 2 A 2 Zs.I 2 C U 2 = OH = OK + KH = OK + LM U 2 = R S I 2 cos( 2 ) + X S I 2 sin( 2 ) -mU 1 = U 2 + R S I 2 + jX S I 2 Modèle simplifié de « Kapp»

23 I 2N U 2N U 20 u2u2 i2i2 0 cos 2 = 0,8 AV (K) cos 2 = 0,8 AR (L) cos 2 = 0 (R) U 1 = cte f P2 = cte Caractéristique en charge

24 P fer U 1 2 P cuivre I 2 2 P u = U 2 I 2 cos 2 P abs Rendement

25 i2i2 0 U 1 = cte f P2 = cte 100 % I opt I 2N max Rendement

26 dit « Essai à vide » On mesure : U 20, I 10, P 10 On règle : U 10 à sa valeur nominale avec lATV Wh A VV P 10 = W 10 /T 10 I 10 U 10 U 20 ATV On calcule : m, 10, I mag, I F, L mag, R F, Essai à circuit secondaire ouvert

27 dit « Essai en court-circuit » On mesure : U 1CC, I 1CC, P 1CC On règle : I 2CC à sa valeur nominale avec lATV W A AV P 1CC I 1CC U 1CC I 2CC ATV On calcule : 1CC, Z S, R S, X S Attention cest un essai sous tension réduite ! Bien vérifier que lATV est à zéro avant de mettre sous tension Essai à circuit secondaire en court-circuit


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