01 chapitre-3-les-transformateurs-monophases

Electrotechnique – Niveau 3 2010-2011
H. BEN AMMAR 18
PLAN DE LA LEÇON N°3
TITRE DE LA LEÇON :
Les transformateurs monophasés
OBJECTIFS :
A la fin de la séance l'étudiant doit être capable de :
 Reconnaître l'architecture globale d'une installation électrique
domestique ;
 Identifier l'appareillage électrique d'une installation domestique ;
 Reconnaître les sections standardisées des conducteurs ;
 Symboliser un dispositif électroménager ;
 Etablir un schéma de montage domestique.
PRE-REQUIS :
 Lois d'électricité.
 Appareils de mesure.

Electrotechnique – Niveau 3 2010-2011
H. BEN AMMAR 19
LES TRANSFORMATEURS MONOPHASES
OBJECTIF GENERAL :
Etablir des différents schémas de montage domestique.
OBJECTIFS SPECIFIQUES ELEMENTS DE CONTENU METHODOLOGIE
ET MOYEN EVALUATION DUREE
 Reconnaître
l'architecture globale
d'une installation
électrique.
1. Source de tension.
2. Circuit d'éclairage.
3. Circuit des prises de
courants.
4. Circuit de chauffage.
5. Compteur d'énergie
active.
 Exposé
informel.
 Notes de cours.
 Formative. 30 mn
 Identifier
l'appareillage
électrique d'une
installation
domestique.
 Reconnaître les
sections standardisées
des conducteurs.
1. Compteur d'énergie
active.
2. Disjoncteur.
3. Fusible.
4. Interrupteur.
 Exposé
informel.
 Notes de cours.
 Formative. 60 mn
 Etablir un schéma de
montage domestique.
1. Montage simple
allumage.
2. Schéma va et vient.
3. Montage télérupteur.
4. Montage minuterie.
 Exposé
informel.
 Notes de cours.
 Formative. 90 mn

Electrotechnique – Niveau 3 2010-2011
H. BEN AMMAR 20
LES TRANSFORMATEURS MONOPHASES
VII. Définition
Le transformateur est une machine électrique permettant de modifier les amplitudes des
grandeurs électriques alternatives (tension, courant).
VIII. Constitution
Un transformateur monophasé est constitué de :
 un circuit magnétique fermé, feuilleté et de grande perméabilité (fig.3.1.a) ;
 un enroulement primaire alimenté par la source (fig.3.1.b) ;
 un enroulement secondaire débitant sur les charges (fig.3.1.c).
IX. Le transformateur parfait
Fig.3.1. Transformateur
monophasé idéal
o e1 , e2 : (f.e.m) forces électromotrices (fig..3.1.d) ;
o 1 , 2 : (f.m.m) forces magnétomotrices (fig.3.1.e).
On désigne par un transformateur parfait lorsqu'il possède les caractéristiques suivantes :
 une réluctance du circuit magnétique très faible, telle que R 
a
Sdl
0 ;
 une résistance du circuit électrique pratiquement nulle, telle que R 0
S
l
;
 les pertes joules sont nulles 0
j
P ;
 les pertes fer sont nulles 0
fer
P ;
Circuit
électrique
primaire
(b)
Circuit
magnétique
(a)
n
1
n2
V
1
V
2
i1
i
2
e1
e
2
Ø
1
2
Force électromotrice
(d)
Force
magnétomotrice
(e)
Circuit
électrique
secondaire
(c)

Electrotechnique – Niveau 3 2010-2011
H. BEN AMMAR 21
 les flux de fuit sont nuls 0
H
P et 0
F
P, avec 2
max
BfKP HH et
e
BfKP FF 2
max
2  ;
 l'induction magnétique (B) est uniforme dans le transformateur.
a. Les pertes par courant de Foucault sont liées directement à la variation temporelle du
champ magnétique,
e
BfKP FF 2
max
2  telle que 175,3  F
K, où ]/[en : kgWPF,
][en : TB , ][en : Hzf , ][en : me et ][en : m .
b. Les pertes par hystérésis sont liées à la nature des matériaux, 2
max
BfKP HH  telle
que 56,1  H K, où ]/[en : 3 mWPH, ][en : TB , ][en : Hzf .
III.1. Schéma équivalent
Un transformateur parfait sera représenté par le schéma suivant :
Fig.3.2. Schéma équivalent
d'un transformateur
parfait
III.2. Equations des tensions
La loi de Faraday
dt
d
e
Soient :
: le flux élémentaire dans une spire ;
: le flux total dans n spires, tel que n .
 1 e : la force électromotrice, convention récepteur
dt
d
e1
1
 ;
 2 e : la force électromotrice, convention générateur
dt
d
e2
2
 ;
11 eV 
dt
dn
dt
d
V111
1
2
V
1
V
1
I 2 I
m
Circuit
électrique
primaire
Circuit
magnétique
Cir
cuit
électrique
secondaire
2
E
1
E

Electrotechnique – Niveau 3 2010-2011
H. BEN AMMAR 22
dt
dn
dt
d
VeV 222
222
Puisque l'induction magnétique est uniforme dans le circuit magnétique " BBB  21 ", et le
flux élémentaire dans une spire "
S
B1
1
,
S
B2
2
" alors,  21
wjnV 11  et wjnV 22  , ce qui donne la relation suivante :
m
n
n
V
V
1
2
1
2 (3.1)
On désigne par
m
le rapport de transformation qui est égal à
1
2
n
net le signe (-) par un
déphasage de entre les vecteurs tensions 1
V et 2 V .
si 1
m: le transformateur est un transformateur d'isolement.
1 m: le transformateur est un transformateur élévateur.
1
m: le transformateur est un transformateur abaisseur.
Nota : pour qu'il y ait "transformation", il faut que le flux soit variable en fonction du temps,
soit, par exemple, un flux sinusoïdal tel que 0
dt
d
.
 Relation de Boucherot
111
wnjV  avec 2
max
21
 alors SB
nf
V
2
2 max
1
1
SBfnV 44,4 max11  (3.2)
III.3. Equation aux intensités : Théorème d'Ampère (Relation
d'Hopkinson)
On a : dlH
C
nI R  2211 inindlH , le nombre d'Ampère-tours sera égal à la
somme des forces magnétomotrices "f.m.m".
Lorsque la perméabilité du circuit magnétique r étant infinie, la réluctance R est nulle. Ce
qui implique R0 .
On obtient la relation suivante des Ampère-tours 2211 InIn  .