extraits_bac_chap_B2_1

Chapitre B.2.1. Transformateur
Extraits de sujets de Bac.
1°) BacF3031 : Transformateur monophasé 50Hz
Les mesures effectuées avec des appareils numériques ont donné les résultats
suivants :
- essai en courant continu au primaire :
U1DC= 5 V
I1DC=10 A
- essai à vide sous tension primaire nominale :
U1N = 240 V l1V = 1 A
P1V = I0 W U2V = 24V
- essai en court-circuit sous tension primaire réduite : U1CC = 24 V I2CC = 30 A P1CC =
36 W
- essai sur charge résistive et sous tension primaire nominale : U1N= 240 V
I2=I2CC=30A
Essai à vide
1.1. Donner un schéma de montage permettant de réaliser les mesures de l'essai à
vide.
1.2. Calculer le rapport de transformation.
1.3. Montrer que l'on peut négliger les pertes par effet Joule lors de
cet essai. En déduire alors les pertes dans le fer.
Essai en court-circuit
2.1. Donner un schéma de montage permettant les mesures de l'essai en
court-circuit.
2.2. Montrer que l'on peut négliger les pertes dans le fer lors de cet essai sachant
qu'elles sont proportionnelles au carré de la tension efficace primaire.
En déduire alors les pertes par effet Joule.
2.3. Le modèle équivalent du transformateur vu du secondaire est représenté sur la
figure 1 de l'annexe 1 page 5.
Déterminer la valeur de la résistance Rs des enroulements ramenée au secondaire.
Essai en charge
3.1. Sur le document réponse 1 de la page 7, tracer le diagramme vectoriel de
Fresnel correspondant à l'essai en charge. On donne Xs = 80 m
En déduire la valeur de U2, tension efficace au secondaire du transformateur.
3.2. Calculer le rendement du transformateur.
Bernaud J
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Chapitre B.2.1. Transformateur
Bernaud J
Extraits de sujets de Bac.
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Chapitre B.2.1. Transformateur
Extraits de sujets de Bac.
2°) BacF3001 :
Le primaire du transformateur étudié est alimenté par le réseau EDF sous une tension de
valeur efficace V1N= 225 V et de fréquence f = 50 Hz.
1 - Essai n°1
On a réalisé un essai en continu ; le schéma du montage est représenté sur la figure 3. S c
désigne une source de tension continue réglable. On a mesuré: V1c = 12 V ; I1c = 3,64 A.
Calculer la valeur de la résistance R1 du primaire.
2 - Essai n°2
Il s'agit d'un essai à vide réalisé sous tension primaire nominale, V10 = V1N.
On a mesuré les grandeurs suivantes :
I10 = 0,24 A : valeur efficace de l'intensité du courant absorbé par le primaire.
V20 = 48,2 V valeur efficace de la tension secondaire à vide.
P10 = 10,2 W puissance absorbée par le primaire.
a) Calculer le rapport de transformation ou rapport du nombre de spires m =N2/N1
b) Évaluer les pertes par effet Joule dans ce fonctionnement.
c)En déduire la valeur des pertes dans le fer à vide et justifier l'emploi de cette même valeur
en charge sous tension primaire nominale.
3 - Essai n°3
Le secondaire est court-circuité et le primaire alimenté sous tension réduite. Le courant
secondaire de court circuit, I2cc est égal au courant secondaire nominal, I2, pour V1cc = 8,3 V.
Le courant absorbé par le primaire est alors I1cc = 0,86 A.
a) Sachant que, dans cet essai, le transformateur peut être considéré comme parfait pour
les courants, calculer la valeur du courant secondaire de court-circuit, I2cc.
b) Calculer la valeur de l'impédance totale ramenée au secondaire, Zs.
4 - Essai en charge nominale
Le schéma du montage est représenté sur la figure 4; le transformateur est alimenté sous
tension primaire nominale. Pour simuler la charge, on utilise une bobine sans noyau de fer,
équivalente à un circuit RL série. Son impédance est Z = 11,6  et son facteur de puissance
cos = 0,89.
Le wattmètre mesure Pl = 18 0 W et la pince ampèremétrique I2 = 4,0 A.
a)
b)
c)
d)
e)
Calculer la tension secondaire en charge, V2
Montrer que la résistance R de la bobine est R = 10,3. En déduire la puissance active
P2 consommée par cette charge.
Déterminer le rendement du transformateur au cours de cet essai.
En déduire la valeur des pertes par effet Joule du transformateur.
Le modèle équivalent du transformateur, ramené au secondaire, est donné sur le
document-réponse 2; compléter ce document en précisant la valeur de Rs et de Xs Les
calculs seront justifiés.
Bernaud J
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Chapitre B.2.1. Transformateur
I1 c
Extraits de sujets de Bac.
A
V 1c V
Sc
Figure 3
A
P1
i2
W
R
V 1N
V2
Figure 4
R s=
X s=
V 20
Document-réponse 2
(problème n°2)
Bernaud J
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L
Chapitre B.2.1. Transformateur
Extraits de sujets de Bac.
3°) BacF3003 :
Transformateur
230VA, 230V/25,3V, 50 Hz
Les différents essais réalisés sur le transformateur ont donnés les résultats suivants
Essai en CONTINU
Au primaire:
U=6,0V et I = 1,0A
Essai à VIDE
U1v =230 V
Ilv =0,11 A
U2V 25,3 V
Plv =6,9 W
Essai en Court Circuit
I2CC = I2N
UlCC = 20 V, 50 Hz
P1CC =1l W
1) Calculer les intensités I1N et I2N des courants nominaux primaires et secondaires.
1.1 Donner le schéma de montage permettant de réaliser l'essai à vide.
1.2 On rappelle l'expression U2v = 4,44. N2. f . Bmax. S
1.2.1
Sachant que la section du circuit magnétique est de 10 cm2 , et que le
nombre de spires au secondaire est N2 = 150 spires, donner la valeur
du champ magnétique maximal dans le fer.
1.2.2
.Quelle est l'origine de l'expression rappelée à la question 1.3.1 ?
1.3 À l'aide de l'essai en continu calculer la résistance R1.
1.4 À l'aide des résultats de l'essai à vide calculer
1.4.1
les pertes par effet joule à vide Pjv
1.4.2
les pertes dans le fer ;
1.4.3
le facteur de puissance à vide cos v
1.5 À l'aide de l'essai en court circuit avec I2CC = I2N = 9, 1 A, calculer:
1.5.1
la résistance des enroulements ramenée au secondaire,
1.5.2
la réactance Xs des enroulements ramenée au secondaire.
1.6 Donner un modèle équivalent du transformateur vu du secondaire.
Bernaud J
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