Travaux pratiques de physique, STS GENIE

Série 1 TP 1 ETUDE D’UN TRANSFORMATEUR MONOPHASE Page 1 sur 3
TRAVAUX PRATIQUES DE PHYSIQUE, STS GENIE ELECTROTECHNIQUE 2° ANNEE
SERIE 1
TP1 ETUDE D’UN TRANSFORMATEUR MONOPHASE
Situation : Plateforme d’essai, vérification des caractéristiques avant livraison.
Objectif: Modéliser un transformateur par des méthodes différentes.
-1- PREPARATION
-11- Etude classique
-110- Visionner les vidéos. (Trouvées sur le site: http://www.physique-appliquee.net/videos)
-111- Faire le schéma du modèle équivalent complet d’un transformateur monophasé, en indiquant
précisément pour chaque élément du modèle sa signification physique. (voir cours)
-112- Rappeler l'hypothèse de Kapp. Faire le schéma équivalent ramené au secondaire. Rappeler les relations
liant les éléments de ce modèle à ceux du modèle de la question précédente.
Pourquoi dit-on dans l’hypothèse de Kapp que le transformateur est parfait pour les courants ?
-113- Décrire les essais à effectuer pour définir numériquement les éléments du schéma simplifié de Kapp (Rs,
Xs et m).
-114- Donner la relation entre Xs et Q1cc. La pince F09 Chauvin Arnoux peut-elle effectuer une mesure de
puissance réactive directement (voir document joint) ?
-115- Donner la relation qui permet de calculer la chute de tension approchée à la sortie d’un transformateur
monophasé.
-116- Proposer un schéma proche de celui du -111- mais qui prendrait en compte le courant à vide.
-117- A l’aide de la documentation des appareils de mesures, indiquer l’erreur faite sur une mesure de tension
de 220 V, un courant de 10 A et une puissance de 100W (pince F09).

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-12- Méthode d’opposition
T1 et T2 sont deux transformateurs identiques
T3 est un transformateur (220V/(24V ou 48V) , 40A) utilisé en abaisseur. Tension secondaire u3.
W1/A1 sont des appareils de mesures permettant de relever les différentes grandeurs électriques utiles.
-121- Rappeler la définition des bornes homologues et une méthode expérimentale permettant leur
détermination. Comment doit-on coupler T1 et T2 pour qu’ils soient en opposition ?
-122- Pour des transformateurs parfaitement identiques, lorsqu’ils sont en opposition et avec u3=0, que peut-on
dire du courant i2 circulant dans les secondaires (voir schéma ci-dessous, représentation du modèle
équivalent des 2 transformateurs T1 et T2, courant à vide non négligé)?
-123- Donner les relations entre :
- i1, i10 et i2 pour le transformateur T1;
- i’1, i’10 et i2 pour le transformateur T2;
- it et les courants à vide, it courant consommé par l’ensemble des 2 transformateurs.
-124- A partir de la question précédente, It dépend-il de i2 ? Que représente alors la puissance mesurée par le
wattmètre W1/A1?
-125- Comme V2= V’2, dans la méthode d’opposition, quel est l’élément qui permet de faire circuler un courant
au secondaire (i2) ? Que représentent alors P2 et Q2, mesures relevées par W2/A2?
W1/A
1
W2/A2
V1
T1
T2
T3
i1
i’1
i’1
i10
i2
v2
e1
i1t
v’2
v1
i’10
e’1
i’1t
it

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-2- PARTIE EXPERIMENTALE, MESURES
Données: T1 (type TRMN 8A) Sn = 2000 VA
Up = 220 V Ip = 9,1 A
Us = 230 V Is = 9,1 A
Ucc%= 4 %.
-21- Essai à vide
-211- Lors de l’essai à vide observer avec la pince Fluke le courant absorbé et relever son spectre et son taux
de distorsion harmonique (THd-R). Relever avec la pince I10=f(V1), (touche A=f(V)).
-22- Méthode de Kapp
-221- Déterminer par des essais les caractéristiques du transformateur (Rs, Xs, Ucc%, Pfn, Scc). On effectuera
le calcul de Xs à partir des deux méthodes présentées en -113- et -114-.
-23- Méthode d’opposition
-231- Tracer les courbes P1 = f(
2
2
I
), P2 = f(
2
2
I
) et Q2 = f(
2
2
I
) à V1 constante.
-232- Déduire des mesures précédentes les valeurs de Rs et XS.
-24- Validation du modèle
-241- Faire un essai direct pour une charge inductive (cos= 0,8 environ). Relever la chute de tension.
-3- INTERPRETATIONS
-31- Comparer les valeurs de Rs et Xs obtenues par les différentes méthodes.
-32- Calculer (voir -115-) la chute de tension correspondant à l’essai du -241-. Le modèle est-il bon ?
-4- CONCLUSIONS
Pour déterminer la chute de tension et le rendement d’un transformateur, quel est l’intérêt des méthodes étudiées
par rapport à des essais directs.
Comparer les résultats obtenus (Ucc%, Pertes fer, Pertes Joule) avec les données constructeur fournies.