Travaux pratiques de physique, STS GENIE

TRAVAUX PRATIQUES DE PHYSIQUE, STS GENIE ELECTROTECHNIQUE 2° ANNEE
SERIE 1
TP 6
ETUDE DE DEUX TRANSFORMATEURS
EN PARALLELE.
Situation : Quand la puissance demandée à un transformateur atteint la limite de sa puissance nominale, une
extension de l'installation peut être résolue par la mise en parallèle d'un nouveau transformateur
avec le transformateur existant.
Objectif : Nous étudierons la répartition des puissances en fonction des paramètres des transformateurs afin
de justifier les conditions de marche en parallèle données par les constructeurs.
-1- PREPARATION.
Le modèle de transformateur donné par Psim
concerne un transformateur parfait.
Les dipôles placés en sortie modélisent
l’impédance de sortie Zs: Rs et Xs.
-11- Préparation théorique : Deux Transformateurs mis en parallèle.
-111- Rappeler les conditions idéales de régulation de marche de deux transformateurs monophasés mis en
parallèle.
-112- Donner le schéma des 2 transformateurs en parallèle (transformateur 1 : indice 1). Dans le cas de deux
transformateurs de même tension à vide, écrire la loi des mailles et en déduire la relation liant is1, is2, Zs1 et
Zs2.
-113- Faire un schéma de montage vu de la sortie des2 transformateurs (même tension à vide). A l'aide du
diviseur de courant, déduire la relation liant is1 à is, Zs1, Zs2 et la relation liant is2 à is, Zs1, Zs2
-12- Préparation des mesures.
-121- Proposer une méthode expérimentale permettant de repérer les bornes homologues d’un transformateur afin
d'assurer la mise en parallèle.
-122- Rappeler les essais à réaliser et les formules pour déterminer le modèle équivalent d'un convertisseur
alternatif-alternatif (dans notre cas pour un transformateur ou l’association parallèle de deux
transformateurs).
-123- Préparer les tableaux de mesures du -2-.
-13- Simulation.
Lancer la simulation "bornes homologues fausses" et mesurer le courant maximal parcourant les enroulements
secondaires des deux transformateurs. Refaire la simulation avec les bornes homologues ‘’justes’’. Comparer et
conclure.
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-2- PARTIE EXPERIMENTALE, MESURES.
-21- Modélisation des deux transformateurs (méthode de Kapp).
Déterminer par des essais à puissance réduite les schémas équivalents des deux transformateurs pris
séparément puis le schéma équivalent du transformateur équivalent aux deux précédents mis en parallèle.
impédances internes
Transformateur
Rs
Tension à vide
Xs
Uo
N°1
N°2
N°1 // N°2
-22- Marche en parallèle.
-221- Mesurer le courant circulant dans les secondaires lorsque l'ensemble est à vide (pas de charge).
-221- Mettre en parallèle les deux transformateurs puis les faire débiter dans une charge suffisante de facteur de
puissance égal à 1.
-223- Relever les courants débités par les transformateurs, le courant absorbé par la charge et la tension aux
bornes de la charge.
Transformateurs en parallèle
Is
Chute de tension
mesurée
Chute de tension
calculée
Charge variable de facteur de puissance 1
Is
Is1
Is2
100.(S1/S1n)
100 (S2/S2n)
A compléter suivant le
nombre de mesures.
A compléter suivant le
nombre de mesures.
-224- Tracer sur le même graphe les courbes Is1 = f(Is) et Is2 =g(Is).
-225- Tracer la courbe Vs=f(Is).
-3- INTERPRETATIONS.
-31- Comparer les impédances internes du transformateur parallèle équivalent avec les impédances de chaque
transformateur. Comment peut-on expliquer la différence des valeurs numériques des réactances Xs des
deux transformateurs proposés ?
-32- Ouvrir le fichier Psim "transfo parall" et remplacer les valeurs des impédances et des rapports de
transformation par celles trouvées -21-.
Simuler un fonctionnement à vide puis pour 3 autres points sur une charge de facteur de puissance 1.
Placer ces points sur les courbes du -225-.
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-4- CONCLUSIONS.
-41- Quel transformateur atteint le premier sa puissance apparente nominale? Expliquer comment on peut le
prédéterminer.
-42- A l'aide de l'extrait du guide technique GECALSTHOM déterminer en pourcentage les sous-charge et surcharge de chacun des transformateurs si l'on veut que l'ensemble en parallèle transite une puissance
apparente égale à la somme des puissances apparentes nominales de chacun des transformateurs. (NB: la
notation P du guide signifie puissance assignée, unité le kVA, nous la notons d'habitude S).
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