ET1-TP01 Electronique et Electrotechnique de puissance Transformateur Monophasé Durée : 3heures Attention l’enseignant relèvera le TP en fin de séance pour sa notation NOM Elève 1 ___________________ NOM Elève 2_________________ Sujet : Etude du transformateur monophasé. Présentation Le transport et la distribution de l’énergie électrique s’effectuent actuellement aux tensions suivantes : -Hautes tensions pour le transport : 400kV pour les très grandes puissances (400kW 600kW) et les grandes distances. Moyenne tension ; 20kV pour la distribution depuis les postes de transformation situés à la périphérie des agglomérations vers ceux des quartiers, des immeubles, des entreprises ou des villages. Basses tensions ; 220/230V pour la distribution électrique. Les transformateurs ont pour but de modifier les amplitudes des grandeurs électriques alternatives : ils transforment des signaux tensions et courants de fréquence f en signaux de même fréquence mais de valeur efficace différente. Un transformateur est constitué d’un circuit ferromagnétique fermé portant plusieurs enroulements sans liaison conductrice. Un des enroulements, nommé primaire est alimenté par une source de tension alternative sinusoïdale. L’enroulement secondaire est raccordé au récepteur. I1 U1 I2 N1 N2 U2 Objectifs 1°) Savoir ce qu’est un transformateur 2°) Savoir déterminer le rapport de transformation à vide 3°) Savoir ce que signifie « fonctionnement d’un transformateur à vide » et savoir mesurer les pertes à vide. 4°) Savoir ce que signifie « fonctionnement en charge » et connaître le comportement en charge d’un transformateur. 5°) Savoir effectuer les essais en charge pour déterminer la chute de tension et le rendement pour un cosinus 2.donné. ET1-TP1-Transfo. Mono IUT de VILLETANEUSE Département GEII 1 Equipe pédagogique Electronique et Electrotechnique de puissance Transformateur Monophasé ET1-TP01 Durée : 3heures PREPARATION Caractéristiques du transformateur Primaire : 230V Secondaire 2x115V Puissance 400VA Schéma des enroulements 115V U1= 230V 115V Travail préparatoire théorique 1°) Calculer le rapport de transformation théorique mth sachant que les deux demis-enroulements secondaires sont branchés en parallèle 2°) Calculer les courants nominaux I1N et I2N 3°) Doit-on mesurer la résistance des enroulements en courant continu ou en courant alternatif ? Justifiez votre réponse. 4°) Réaliser le schéma de montage pour mesurer la résistance par la méthode voltampéremétrique de l’enroulement primaire. Indiquer le mode opératoire. 5°) Réaliser le schéma de montage pour mesurer la résistance de l’enroulement secondaire par la méthode ohmmétrique. Indiquer le mode opératoire. 6°) Le transformateur est alimenté par erreur en courant continu. Quelles en sont les conséquences. ? Pourquoi ? Quelle conclusion en tirez-vous ? MANIPULATION Vous devez respecter LES IPS (Instructions Permanentes de Sécurité), impérativement. Toute mise sous tension sans vérification de l’enseignant en charge du TP entraînera une sanction immédiate 1- Mesures préalables : 1°) Relever les caractéristiques sur la plaque signalétique 2°) Par des mesures appropriées déterminer le rapport de transformation à vide (les deux demienroulements secondaires sont branchés en parallèle). 3°) Mesurer le courant primaire I1o à vide pour U1N 4°) Mesurer la résistance des enroulements primaire et secondaire (les deux demi-enroulements secondaires seront branchés en parallèle) par les deux méthodes suivantes (les mesures seront effectuées après avoir au préalable fait parcourir les enroulements par leurs courants nominaux respectifs pendant environ 5 minutes). a) La méthode ohmmétrique b) La méthode voltampéremétrique c) Comparer ces deux valeurs .Conclure sur la méthode à choisir. ET1-TP1-Transfo. Mono IUT de VILLETANEUSE Département GEII 2 Equipe pédagogique ET1-TP01 Electronique et Electrotechnique de puissance Transformateur Monophasé Durée : 3heures 2- Essai à vide : Objectif : Tracer la caractéristique à vide U20 = f ( I1 ) et mesurer les pertes à vides Schéma de montage : W V2 A1 U1 V1 3- Tableau de mesure : U1 ( V ) U2 ( V ) I1 ( A ) P1 ( W ) 0 20 40 60 80 100 140 U1 ( V ) U2 ( V ) I1 ( A ) P1 ( W ) 160 180 200 220 230 240 250 4- Etude, analyse et synthèse : 1°) Tracer la caractéristique à vide U20 = f ( I1 ) 2°) Commenter l’allure de la caractéristique à vide U20 = f ( I1 ) 3°) Quelle est la puissance perdue à vide pour la tension primaire nominale ? Commentaire (est-elle importante, faible, négligeable) ? 4°) Pour la tension nominale de U1, a) Quelle est la puissance perdue par effet Joule ? b) Que valent les pertes fer ? c) Déterminer la part relative des pertes par effet Joule par rapport aux pertes totales. Commentaire ? 5- Essai en charge : Objectif : Il s’agit d’étudier le comportement du transformateur en charge en traçant la caractéristique U2 = f ( I2 ). Schéma de montage : I1 U1 ET1-TP1-Transfo. Mono IUT de VILLETANEUSE Département GEII W1 V2 A1 I2 V1 W2 U2 3 A2 Charge Equipe pédagogique Electronique et Electrotechnique de puissance Transformateur Monophasé ET1-TP01 Durée : 3heures Fonctionnement sur charge résistive : La charge sera constituée d’un rhéostat de 110 - 4,7A associé avec un rhéostat de 100-1,8A. Les deux demis-enroulements secondaires seront branchés en parallèle. La tension d’alimentation devra être réglée à 230V En agissant sur le rhéostat, pour I2 variant de 0 à 3,2A, compléter le tableau suivant ; I2(A) 0 U2(V) P1(W) P2(W) 6- Etude, analyse et synthèse : 1°) Tracer la caractéristique en charge de U2 = f (I2). Commentez la courbe 2°) Calculer le rendement pour le courant nominal. Quel regard portez-vous sur la valeur du rendement ? (Est-ce un bon, un médiocre ou mauvais rendement ?) 3°) Calculer la puissance perdue totale par effet Joule Pjt. pour le courant secondaire I2N. 4°) En déduire les pertes fer. pour le courant secondaire I2N. 5°) Calculer la chute de tension secondaire U2 pour U1N et I2N. En déduire la chute de tension relative en % qu’on écrira U2(%). Commentaire ? ET1-TP1-Transfo. Mono IUT de VILLETANEUSE Département GEII 4 Equipe pédagogique Electronique et Electrotechnique de puissance Transformateur Monophasé ET1-TP01 Durée : 3heures Notation : PREPARATION PARTIE PRATIQUE Rapport de transformation Courants nominaux Méthode pour mesurer la résistance Schéma de montage permettant de mesurer la résistance primaire Mode opératoire Schéma de montage permettant de mesurer la résistance secondaire Mode opératoire Alimentation en continu possible Mesure préalable Caractéristiques du transformateur Rapport de transformation et schéma de la manipulation Schéma permettant la mise en chauffe du transformateur Mesure Ohmetrique Mesure voltampère métrique Comparaison Essai à vide Réalisation du câblage Autonomie dans la mesure Tableau de mesure Tracé de la caractéristique Commentaire Puissance perdue à vide Analyse des pertes à vide Essai en charge Réalisation du câblage Autonomie dans la mesure Tableau de mesure Tracé de la caractéristique Rendement au point nominal et commentaire Calcul de la puissance perdue Pertes fer et courant secondaire Calcul de la chute de tension secondaire, chute de tension relative Commentaire 0.5 0.5 1 0.5 1 0.5 1 1.5 NOTE 20 Autonomie - Attitude ET1-TP1-Transfo. Mono IUT de VILLETANEUSE Département GEII 5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 1 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 2 Equipe pédagogique