Le transfo

BEP
date :
Le transformateur est un convertisseur statique.
Il convertit un système de tension et de courant alternatif en un autre système de tension et de courant
alternatif, sans changer la fréquence.
S ymboles du trans f ormateur
Sortie
Secondaire
Entrée
Primaire
Le transformateur ne fonctionne pas en continu. Le fonctionnement en continu peut l'endommager.
I- Constitution
Primaire
Le transformateur monophasé est constitué de trois parties.
Bobine à
N1 spires

Un circuit magnétique formé de tôles minces en acier
Noyau
Secondaire
Bobine à
N2 spires
au silicium.

Deux enroulements ou bobines dont le noyau commun est le circuit magnétique.
L'enroulement primaire est l'enroulement connecté à la source d'énergie.
L'enroulement secondaire est relié à la charge.
II- Fonctionnement à vide
Un transformateur fonctionne à vide lorsque l'enroulement secondaire n'est relié à aucune charge. Aucun
courant ne circule dans l'enroulement secondaire.
Le rapport de transformation m rend compte de la variation des grandeurs entre le primaire est le secondaire.
À vide, on a pratiquement : m =
m>0
N2 > N1
Le transformateur est élévateur de tension ou survolteur.
U2 > U1
m<0
N2 < N1
La tension secondaire est supérieure à la tension primaire.
Le transformateur est abaisseur de tension.
U2 < U1
m=0
U2 N2

U1 N1
La tension secondaire est inférieure à la tension primaire.
N1 = N2
Le transformateur d'isolement ou de séparation donne la même
U1 = U2
tension au secondaire et au primaire.
III- Fonctionnement en charge
1- Puissance apparente
La puissance apparente représente la puissance maximale que peut transférer le transformateur.
La puissance apparente S est le produit des valeurs efficaces de la tension et de l'intensité :
Ph. Georges
Sciences
1/3
S=UI
S en volt-ampère ( VA )
U en volt ( V )
I en ampère ( A )
d'où
et
S1 = U1N  I1N
S2 = U2N  I2N
Le transformateur a un excellent rendement : il y a conservation de la puissance apparente entre le
primaire et le secondaire au voisinage des conditions nominales. U1N  I1N = U2N  I2N
Remarque :
la valeur nominale d'une grandeur est la valeur préconisée par le constructeur pour que le
fonctionnement soit optimal. I2N est l'intensité nominale au secondaire.
2- Rapport de transformation
Au voisinage des conditions nominales (I2 > Error!), on obtient :
m
I1 U 2

I 2 U1
Le courant et la tension sont inversement proportionnels.
3- Plaque signalétique
La plaque signalétique porte, entre autres, les
ATELIERS SAINT NICOLAS
valeurs nominales des tensions, primaire et
TRANSFORMATEUR de SÉCURITÉ
secondaire, et de la puissance apparente.
Type : TS MONO
Application : Déterminer les valeurs des
Pri : 12
intensités efficaces pour que le transformateur
fonctionne dans les conditions nominales.
Sec : 6 V
OU
V
V
40 VA
50 / 60 Hz
IP
5098
Cl : I
%
A UCC :
A Isol : Cl : F
NF EN 60742
IV- Utilisations du transformateur
1- Le transport de l'énergie électrique
Le transport sous haute tension permet d'abaisser l'intensité du courant dans les lignes (S1 = S2) et par
conséquent de diminuer les pertes par effet Joule.
On utilise un transformateur élévateur à la sortie de la centrale et des transformateurs abaisseurs pour les
différents utilisateurs.
2- La fusion par induction
Un enroulement inducteur alimenté sous une tension de fréquence élevé est le primaire.
Le métal conducteur et massif joue le rôle de l'enroulement secondaire. Les courants induits dans le métal
produisent de la chaleur.
Le métal doit être ferromagnétique pour canaliser le champ magnétique.
Peut-on utiliser un récipient en verre sur une plaque de cuisson à induction ?
Pourquoi est-il déconseillé d'utiliser des récipients en aluminium ou en cuivre ?
3- La soudure par point
Le secondaire du transformateur comporte quelques spires de gros diamètre.
Lorsque les électrodes touchent les pièces à souder, l'intensité du courant est très forte et produit la fusion
localisée des pièces. Après le refroidissement, les pièces sont solidaires.
Ph. Georges
Sciences
2/3
BEP
date :
I- Plaque signalétique d'un transformateur
Hz
50 / 60
Prim.
230 V
Sec.
48 V
Puis.
100 VA
1- Calculer le rapport de transformation.
2- Déterminer le nombre de spires de l'enroulement primaire si l'enroulement secondaire en
comporte 120.
3- Calculer l'intensité efficace maximale au primaire.
II- Utilisation d'un transformateur
Un transformateur porte les indications 230 V/24 V 60 VA.
Il est branché sur le secteur 230 V.
1- Calculer le rapport de transformation.
2- Quelle est l'intensité secondaire maximale ?
III- Choix d'un transformateur
On dispose du réseau domestique 230 V fourni par EDF.
On désire alimenter un moteur monophasé dont la plaque signalétique porte les indications
Ph
MONO
tr/min
1425
V
Hz
110
suivantes :
A 5,2
50
1- Donner la signification des indications de la plaque signalétique.
2- Expliquer la raison pour laquelle on ne peut brancher directement le moteur sur le réseau.
3- Choisir le transformateur pour alimenter le moteur. Justifier bien sûr votre réponse.
230 V/110 V
100 VA
230 V/110 V
200 VA
230 V/110 V
600 VA
230 V/110 V
1 kVA
IV- Bateau
Au port, pour ménager les batteries, l'alimentation de l'éclairage est assurée par le réseau 230 V.
Pour alimenter les trois lampes de 12 V 40 W, on utilise un transformateur.
1- Calculer le rapport de transformation du transformateur.
2- Calculer l'intensité du courant qui circule dans l'enroulement secondaire lorsque les trois
lampes fonctionnent.
3- Calculer la puissance apparente du transformateur.
TP : LE TRANSFORMATEUR MONOPHASÉ
Ph. Georges
Sciences
3/3
I- Distinction des enroulements secondaire et primaire
Avec un ohmmètre, vérifier que les deux enroulements sont isolés l'un de l'autre.
II- Fonctionnement en alternatif
1- Connecter l'enroulement primaire à un générateur de tension continue.
Existe-t-il une tension aux bornes du secondaire ?
2- Connecter l'enroulement primaire à un générateur
de tension alternative.
Observer à l'oscilloscope les tensions primaire et
secondaire.
Compléter l'oscillogramme ci-contre sur lequel
figure la tension primaire.
Comparer l'allure, la période et la tension
secondaire des deux tensions.
III- Fonctionnement à vide
Connecter l'enroulement primaire à un générateur de tension alternative 12 V, 50 Hz.
Compléter le tableau ci-dessous.
N1
N2
500
1 000
500
500
U1 (V)
U2 (V)
Error!
Error!
élévateur
abaisseur
séparation
500
250
Que peut-on conclure pour les deux rapports ?
IV- Fonctionnement en charge
Le transformateur alimente un rhéostat. Compléter le tableau ci-dessous.
I1 (A)
U1 (V)
U1  I1
(VA)
I2 (A)
U2 (V)
U2  I2
(VA)
Error!
Error!
Repérer la demi-puissance nominale ?
Conclure sur les rapports pour les valeurs supérieures à la demi-puissance ?
Ph. Georges
Sciences
4/3