Etude du transformateur monophasé.

Electronique et
Electrotechnique de puissance
Transformateur Monophasé
ET1-TP01
ET1-TP1-Transfo. Mono Equipe pédagogique
IUT de VILLETANEUSE
Département GEII
1
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.
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.
U1
I1
I2
U2
N1
N2

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2
Durée : 3heures
PREPARATION
Caractéristiques du transformateur
Primaire : 230V
Secondaire 2x115V
Puissance 400VA
Schéma des enroulements
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 demi-
enroulements 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.
U1= 230V
115V
115V

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Durée : 3heures
2- Essai à vide :
Objectif :
Tracer la caractéristique à vide U20 = f ( I1 ) et mesurer les pertes à vides
Schéma de montage :
3- Tableau de mesure :
U1 ( V )
0
20
40
60
80
100
140
U2 ( V )
I1 ( A )
P1 ( W )
U1 ( V )
160
180
200
220
230
240
250
U2 ( V )
I1 ( A )
P1 ( W )
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 :
V1
W
A1
V2
U1
U1
V1
W1
W2
V2
A2
Charge
I1
I2
U2
A1

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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 ?

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Notation :
PREPARATION
Rapport de transformation
0.5
Courants nominaux
0.5
Méthode pour mesurer la résistance
1
Schéma de montage permettant de mesurer la résistance primaire
0.5
Mode opératoire
1
Schéma de montage permettant de mesurer la résistance secondaire
0.5
Mode opératoire
1
Alimentation en continu possible
1.5
PARTIE PRATIQUE
Mesure préalable
Caractéristiques du transformateur
0.5
Rapport de transformation et schéma de la manipulation
0.5
Schéma permettant la mise en chauffe du transformateur
0.5
Mesure Ohmetrique
0.5
Mesure voltampère métrique
0.5
Comparaison
0.5
Essai à vide
Réalisation du câblage
0.5
Autonomie dans la mesure
0.5
Tableau de mesure
0.5
Tracé de la caractéristique
0.5
Commentaire
0.5
Puissance perdue à vide
0.5
Analyse des pertes à vide
0.5
Essai en charge
Réalisation du câblage
1
Autonomie dans la mesure
0.5
Tableau de mesure
0.5
Tracé de la caractéristique
0.5
Rendement au point nominal et commentaire
0.5
Calcul de la puissance perdue
0.5
Pertes fer et courant secondaire
0.5
Calcul de la chute de tension secondaire, chute de tension relative
0.5
Commentaire
0.5
Autonomie - Attitude
2
NOTE
20