Constitution 2.2- Fonctionnement à vide 2.3- Fonctionnement en charge 2.4- Schéma équivalent COURS 04 Chapitre 4- Transformateurs monophasés Identification du schéma équivalent Chute de tension secondaire 2. Transformateurs monophasés

2 Chapitre 4- Transformateurs monophasés Le transformateur est une machine électrique statique permettant de transférer l ’énergie électrique en adaptant les niveaux de tension(de nature sinusoïdale) et de courant entre deux réseaux de même fréquence. Il est constitué de deux parties électriques isolées, l ’enroulement primaire et le secondaire, liées magnétiquement par un circuit magnétique. Le circuit magnétique cuirassé et les bobinages concentriques Page 11

3 1- Transformateurs parfaits Il n ’y a aucune perte ; le rendement est 100% m>1, Le transformateur est un élévateur de tension m<1, Le transformateur est un abaisseur de tension Transformateurs parfaits m est le rapport de transformation Transformateurs monophasés Page 11

Représentation Transformateurs monophasés Page 11

Représentation Transformateurs monophasés Page 11

Fonctionnement Le transformateur comporte deux enroulements de résistances r 1 et r 2 comportant n 1 et n 2 spires. Le primaire reçoit la tension v 1 (t)et absorbe le courant i 1 (t). Le secondaire délivre la tension v 2 (t) et un courant i 2 (t) Le flux créé par l ’enroulement primaire se décompose en un flux auquel s ’ajoute le flux commun dans le circuit magnétique. Transformateurs monophasés Page 11

7 2-Transformateurs monophasés Le transformateur monophasé est construit avec le même circuit magnétique que la bobine à noyau de fer. Sur chaque noyau on monte une deuxième bobine concentriquement avec la première. Circuit magnétique à un noyau bobiné 2.1- Constitution Transformateurs monophasés Page 11

8 2-Transformateurs monophasés Circuit magnétique à deux noyaux bobinés 2.1- Constitution Transformateurs monophasés Page 11

Fonctionnement à vide L ’induction magnétique maximale est liée aux tensions V 1 et V 20 Transformateurs monophasés Page 11 Page 24

Fonctionnement à vide Schéma équivalent au transformateur à vide: Schéma équivalent à une bobine à noyau de fer + Transformateur parfait Transformateurs monophasés Page 25 Page 11

Fonctionnement à vide Représentation dans le plan de Fresnel Transformateurs monophasés Est choisie comme référence Page 26 Page 11

Fonctionnement en charge Transformateurs monophasés Page 27 Page 12

Schéma équivalent Fonctionnement en charge Schéma équivalent à une bobine à noyau de fer + Transformateur parfait + Circuit secondaire Transformateurs monophasés Page 12 Page 29

Schéma équivalent, on ramèneà l’entrée du primaire Schéma équivalent avec l ’ hypothèse de Kapp: Page 12 Page 29

Établissement du schéma équivalent simplifié ramené au secondaire (2) Tension primaire: (3) Tension secondaire: (4) On multiplie (2) par m (1) Relations entre les courants: soit Transformateurs monophasés Page 12

16 En regroupant les termes, on trouve: avec (6) d ’après (4) (5) d ’après (3) En remplaçant 2.4- Établissement du schéma équivalent simplifié ramené au secondaire Transformateurs monophasés Page 13

17 Résistance totale des deux enroulements ramenée au secondaire Réactance de fuite totale ramenée au secondaire 2.4- Établissement du schéma équivalent simplifié ramené au secondaire Transformateurs monophasés Page 13

Schéma équivalent au transformateur dans l ’hypothèse de Kapp Transformateurs monophasés Pertes fer Puissance magnétisante Pertes joule Page 13 Page 30

Schéma équivalent Transformateurs monophasés Représentation dans le plan de Fresnel Fonctionnement en charge Est choisie comme référence Page 31 Page 13

Identification du schéma équivalent Détermination de m Détermination des pertes fer matérialisé par la résistance soit Exo 14a Essai à vide sous tension nominale Page 13

Identification du schéma équivalent soit Exo 14a Essai à vide sous tension nominale Détermination de la puissance de magnétisation, matérialisé par la réactance magnétisante Page 13

Identification du schéma équivalent Détermination de la résistance ramenée au secondaire: Exo 14b Essai en court-circuit à courant secondaire nominal sous tension réduite soit Page 13

Identification du schéma équivalent Exo 14b Essai en court-circuit à courant secondaire nominal sous tension réduite soit Détermination de la réactance ramenée au secondaire: Page 13

Chute de tension au secondaire Exo 15 soit Transformateurs monophasés Page 32 Page 13  R

Chute de tension au secondaire Transformateurs monophasés Page 13 Il existe trois façons de calculer la chute de tension Les essais ont permis de déterminer 2) La chute de tension en charge est : 3) de la charge La chute de tension en charge est : 1) La chute de tension en charge est : Page 33

Rendement Puissances fournie Puissances Réactives Puissances Actives Puissances fournie Puissances disponible Puissances magnétisante Puissances absorbée par le flux de fuite Pertes Joule Pertes fer Aux bornes de l ’enroulement Dans l ’enroulement primaire Dans le fer Dans l ’enroulement secondaire Dans la Charge Transformateurs monophasés Page 34 Page 14

Rendement Exo 16 Transformateurs monophasés Page 14

Rendement maximal Prédétermination du rendement maximal Le rendement est maximal lorsque R 2 I 2 +p f /I 2 tend vers Zéro soitet Transformateurs monophasés Exo 16 Page 14

29 Aspects pratiques Pour une puissance donnée, les pertes sont inversement proportionnelles au carré de la tension, ce qui explique l ’intérêt de la très haute tension (THT) de 400 kV en France. Page 14

30 Transformateur monophasé 600 kV Aspects pratiques

31 Exercice 230 V / 24 V - 50 Hz VA V Un essai en court-circuit est réalisé sous tension réduite et on mesure au primaire : V – 3.7 A – W

32 Exercice b) Déterminez l’expression de chaque élément du schéma équivalent et calculez sa valeur.

33 Corrigé a)SCHEMA EQUIVALENT SIMPLIFIE DU TRANSFORMATEUR

34 Corrigé LES ELEMENTS DU SCHEMA EQUIVALENT DU TRANSFORMATEUR

35 Corrigé LES ELEMENTS DU SCHEMA EQUIVALENT DU TRANSFORMATEUR

36 Corrigé

37 Corrigé

38 Corrigé

39 Corrigé