LE TRANSFORMATEUR

CME 7
T BAC PROFESSIONNELLE
COMMENT L’ENERGIE ELECTRIQUE EST-ELLE DISTRIBUEE
A L’ENTREPRISE ?
1. TRANSPORT ET DISTRIBUTION DE L’ELECTRICITE
L’électricité est facile à transporter et à utiliser ; c’est son principal intérêt. Mais elle ne peut pas être stockée ; c’est
son principal inconvénient. On réalise des interconnexions entre les régions et vers les pays voisins pour mieux
adapter la consommation à la production. Les tensions sont classées de la manière suivante :
Le rendement d’une chaîne électrique s’améliore lorsque le transport a lieu en haute tension, car les pertes dans la
ligne haute tension sont réduites. La distribution chez l’usager s’effectue de la manière suivante
2. QUELLE EST LE RÔLE DU TRANSFORMATEUR ?
1° Constitution
symboles
B1 enroulement primaire
N1 spires
LP ROMPSAY
B2 enroulement secondaire
N2 spires
électricien
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physicien
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2° Etude à vide
lorsqu'il n'y a pas de dipôle récepteur au secondaire, le transformateur est dit à vide.
A
A
1
2
G
V2
V1
K
Expérience : N1 = 2000 spires N2 = 1000 spires
U1
6V
12 V
Error!
U2
3V
6V
3° Etude en charge
lorsqu'il y a un dipôle récepteur au secondaire, le transformateur est dit en charge.
U1
6V
12 V
U2
3V
6V
U1 /U2
I1
1,5 A
1A
I2
3A
2A
I1 / I2
3. COMMENT EST DISTRIBUE L’ENERGIE ELECTRIQUE
1° Exemple de distribution domestique
Phase
Neutre
Toutes les installations électriques, domestiques ou industrielles ne sont pas alimentées sous la même tension :
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Les installations domestiques sont reliées à un réseau............…….
Les lignes ne comportent en général que ….. ..
Tous les appareils sont branchés en ………………………
Les installations industrielles sont reliées à un réseau........……....
les lignes ne comportent en général …..
2° Distribution monophasée (ERDF)
Dans une installation monophasée, nous observons 2 alvéoles et une fiche.
Les 2 alvéoles sont ........…………..
Bleu
………………..
Noir ou rouge
la fiche est ........…………
jaune vert
La tension efficace aux bornes de ces deux alvéoles vaut :.....…...
3° Représentation d'une tension sinusoïdale
T
Um
ax
4° Puissance consommée en alternatif monophasé
Une puissance se mesure à l'aide d'un ........................
- Faire le montage
- Mesurer : U , I et P
- Calculer U  I
- Que constatez- vous ?
W
U
a) Puissance apparente
V
L
A
b) Puissance active ou réelle
S

P
c) facteur de puissance
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5° Distribution triphasée (ERDF)
a) Observations
Dans une installation triphasée, nous observons 4 alvéoles et une fiche.
Les 4 alvéoles sont : ........……………..
la fiche est ..........
b) Tensions simples et composées
La tension entre chaque phase et le neutre est notée : V = ……..
3
Cette tension est appelée tension ......…………
2
La tension entre deux phases est notée : U = ………………
1
Cette tension est appelée tension ......…………
N
c) Oscillogrammes des tensions
Error!
120°
d) Etude des tensions simples
120°
120°
Le déphasage entre 2 tensions simples est  = .............................
Error!
Error!
avec V1 = ………= ……….
e) Etude des tensions composées
Error!
Le déphasage entre 2 tensions composées est  =……………….
Error!
Error!
avec U12 = ………= ………….
f) Relation entre tension simple et tension composée
Error!
Error!
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Error!
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Error! = U1N + UN2 = V1 – V2
6° Montage étoile équilibré
3
I3
I1 = I2 = I3 = I
2
I2
V3
V1 =V2 = V3 = V
V1
I1
V2
1
7° Montage triangle équilibré
Error!
j12 = j23 = j31 = J
3
j23
2
Error!
I1 = I 2 = I3 = I
j31
U12 = U23 = U31 = U
j12
Error!
1
Exercice 1
Voici la plaque d'un « transformateur d'isolement » Legrand :
a) Sous quelle tension le primaire doit il être alimenté ?
0 – 230 V
PR
100 VA
50 Hz
b) Quelle tension le secondaire délivre t il ?
c) Quel est son rapport de transformation ?
Pourquoi est il appelé « transformateur d'isolement » ?
SEC
0,5 A
d) Quelle sa puissance apparente ? Justifier la valeur
230V
du fusible protégeant l'enroulement secondaire.
Exercice 2
Un transformateur abaisseur, alimentant une lampe « très basse tension » à partir du secteur monophasé
230 V - 50 Hz, possède les caractéristiques suivantes:
• rapport de transformation : 0,052
• nombre de spires de l'enroulement secondaire: 78
• puissance apparente nominale: 105 VA
Calculer:
a) le nombre de spires de l'enroulement primaire des transformateurs;
b) la tension de fonctionnement de la lampe;
c) l'intensité du courant dans le circuit électrique de la lampe et celle du courant dans le primaire du transformateur.
Exercice 3
Les voltmètres A et B indiquent respectivement 230 V et 12 V.
Quel est le rapport de transformation ? Le secondaire comporte 200 spires;
quel est le nombre de spires du primaire ?
A
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B
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Exercice 4
Un transformateur comporte 1500 spires au primaire et 300 spires au secondaire. Sa tension d'alimentation est 230 V.
Calculez la tension disponible au secondaire.
On branche le secondaire aux bornes d'une résistance de 8,8 .
Calculez l'intensité du courant dans le secondaire, puis dans le primaire (on néglige les pertes).
Exercice 5
Un transformateur branché sur le secteur (230 V) alimente un moteur monophasé, dont les caractéristiques sont
24 V; 8 W;
Rend % 75; cos  = 0,8.
1. Calculer la puissance absorbée par le moteur .
2. Quelle est l'intensité du courant dans le secondaire ? dans le primaire ?
3. Quelle est la puissance apparente du transformateur ?
Exercice 6
Sur la plaque signalétique d'un moteur monophasé, on lit
220 V ; 1,5 kW
 = 70 %
cos  = 0,87
Calculez
1. la puissance électrique absorbée par le moteur;
2. sa puissance apparente;
3. l'intensité du courant absorbé par le moteur
Exercice 7
1. Une tension simple d'un système triphasé de tensions a pour valeur efficace 127 V.
La tension composée est (à 1 V près) : 220 V , 380 V , 73 V . Choisir la bonne réponse et justifier.
2. L’intensité efficace du courant, dans un fil de ligne alimentant un récepteur triphasé équilibré couplé en étoile,
est 3 A.
L’intensité efficace du courant qui traverse chaque dipôle du récepteur est (à 0, 1 A près) : 1,7 A ,3 A , 5,2 A
Choisir la bonne réponse et justifier.
Exercice 8
On dispose de trois résistances chauffantes ayant des caractéristiques nominales identiques: 3 000 W - 220 V
a. Dans le cas d'une distribution monophasée 220 V :
- Quelle est l'intensité efficace du courant qui traverse chaque résistance chauffante (à 0,1 A près) ?
- Déterminer alors la résistance électrique du dipôle à 0,1  près (on utilisera la loi d'Ohm U = RI).
- Quel montage faut il réaliser pour que des résistances fonctionnent simultanément à pleine puissance ?
Calculer alors l'intensité efficace dans un fil de la ligne du réseau (à 0,1 A près) ? Quelle est la puissance totale
consommée?
b. Dans le cas d'une distribution triphasée 127 V/ 220 V :
- Quel couplage, étoile ou triangle, doit on réaliser pour que les résistances soient utilisées sous leur tension
nominale ?
Quelle est alors la puissance consommée par ce récepteur triphasé ?
Déterminer l'intensité efficace du courant dans un fil de ligne (à 1 A près).
Quel avantage a t on à utiliser le réseau triphasé plutôt que le réseau monophasé ?
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