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transformateur
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2Sommaire
1- Introduction
2- Le transformateur parfait
3- Transformateur rel
4- Schma quivalent du transformateur rel
5- Chute de tension en charge
6- Bilan de puissance
7- Transformateur triphas
3Chapitre 4
Transformateur en rgime sinusodal
1- Introduction
Constitution
Le transformateur monophas est constitu de deux enroulements
indpendants qui enlacent un circuit magntique commun :
4 Branchement
L'enroulement primaire est branch une source de tension
sinusodale alternative.
L'enroulement secondaire alimente une charge lectrique :
Symbole lectrique
52- Le transformateur parfait
Le transformateur utilise le phnomne d'induction lectromagntique.
Loi de Faraday :
(t) est le flux magntique canalis par le circuit magntique.
Au secondaire :
dt
dN)t(e)t(v 111
+==
D'o :
dt
dN)t(e)t(v 222
+==
)t(vN
N)t(v 1
1
22 =
1
2
1
2
N
N
V
V=
Relation entre les valeurs efficaces :
6 Bilan de puissance du transformateur parfait
- pas de pertes : P2 = P1 (rendement de 100 %)
- circuit magntique parfait : Q2 = Q1Par consquent :
S2 = S1V2I2 = V1I1
Facteur de puissance : cos 2 = cos 1C'est la charge du secondaire qui impose le facteur de puissance.
Ex. : cos 2 = 1 pour une charge rsistive.
1
2
2
1
1
2
N
N
I
I
V
V==
73- Transformateur rel
En ralit :
P2 < P1 : rendement < 1 car :
pertes Joule dans les enroulements
pertes fer dans le circuit magntique
vibrations
La magntisation du circuit magntique demande un peu de
puissance ractive : Q2 < Q1
A vide (pas de charge au secondaire : I2 = 0) : I1v 0 V2 dpend du courant I2 dbit dans la charge.
8 Dfinition
Rapport de transformation vide : 1
vide2v
V
Vm =
1
2
1
vide2v
N
N
V
Vm =
1
2v
N
Nm =
En pratique :
Par la suite, on suppose que :
9 Deux grands types de transformateurs :
- lvateur de tension (abaisseur de courant) : mv > 1 N2 > N1
- abaisseur de tension (lvateur de courant) : mv < 1 N2 < N1
Lenroulement de petite section est reli la haute tension.
10
4- Schma quivalent du transformateur rel
On utilise l'hypothse de Kapp, c'est dire :
transformateur parfait pour les courants :
pas de pertes fer
R1 : rsistance de l'enroulement primaire
R2 : secondaire
L1 : inductance des fuites magntiques au primaire
L2 : secondaire
1
2
2
1
N
N
I
I=
11
Schma quivalent vu du secondaire
On peut rsumer les deux schmas prcdents en un seul.
Avec la notation complexe :
Rs : rsistance des enroulements ramene au secondaire
Ls : inductance de fuite ramene au secondaire
Xs = Ls : ractance de fuite
On montre que : Rs = R2 + mv R1Ls = L2 + mv L1
Loi des branches : V2 = V2vide (Rs + jXs )I2
12
Diagramme de Kapp
Cest la reprsentation de Fresnel du schma quivalent vu du
secondaire :
2I
'IX 2S
2SIR
vide 2V
2V2
)'IXIR(VV 2s2svide22
+=
13
5- Chute de tension en charge
Par dfinition, la chute de tension en charge au secondaire est :
V2 = V2vide - V2
En pratique : RsI2 et XsI2
14
6- Bilan de puissance
P1 et P2 sont des puissances lectriques :
P1 = V1I1cos 1 P2 = V2I2cos 2
Puissance
absorbe
au primaire
P1
Puissance
fournie au
secondaire
P2
pertes
Joule
pertes
FerFig. 10
15
Les pertes ont deux origines :
lectrique
Les pertes Joule (ou pertes cuivre) dans les enroulements :
pJoule = R1I1 + R2I2 = RsI2
magntique
Les pertes fer dans le circuit magntique dpendent de la tension
d'alimentation :
pfer V1
Puissance
absorbe
au primaire
P1
Puissance
fournie au
secondaire
P2
pertes
Joule
pertes
FerFig. 10
16
Puissance
absorbe
au primaire
P1
Puissance
fournie au
secondaire
P2
pertes
Joule
pertes
FerFig. 10
fer2s222
222
1
2
pIRcosIV
cosIV
P
P
++
==
Rendement
17
7- Transformateur triphas
Trois enroulements au primaire (un par phase).
secondaire
Rendement
fer2s222
222
pIR3cosIU3
cosIU3
++
=
18
Application : transport et distribution de lnergie lectrique
a) Production : 20 kV (50 Hz)
b) Transport :
20 kV / 400 kV (transfo. lvateur)
400 kV / 225 kV / 90 kV / 63 kV (transfos. abaisseurs)
c) Distribution :
63 kV / 20 kV / 400 V
Tableau 1
UTE C18-150 :
50 500 VBTA
500 1000 VBTB
1 50 kVHTA
> 50 kVHTB