Transformateurs statiques monophasés

Constitution et principe des machines - durée 2h - G. Clerc
Transformateurs statiques monophasés
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Plan du cours
• Présentation
• Le transformateur réel
• Le transformateur parfait
• Les essais

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Transformateurs statiques monophasés
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Présentation
Le transformateur permet d’obtenir un changement du niveau de tension alternative (et de
courant) à fréquence constante et avec un très bon rendement.
Il est composé d’un circuit magnétique fermé et d’au moins deux circuits électriques sans liaison
entre eux enroulés autour du circuit magnétique.
n
1 2
n
i
v
i
v
1
1
2
2
v2 > v1Transformateur élévateur de tension
v2 < v1Transformateur abaisseur de tension
v2 ≈ v1Transformateur utilisé pour l’isolement
galvanique

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Transformateurs statiques monophasés
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Pourquoi un transformateur ?
L’énergie électrique ne peut être transportée qu’en haute tension (5kV à 20kV en monophasé)
mais elle est exploitée en basse tension pour des raisons de sécurité.
Supposons que l’on désire transporter une puissance (monophasée) de P=2000kW sur 50km. Il
faudra 100kM de fils.
ÄSi à l’arrivée la tension est de U=200kV
Le courant I=P/U vaut 10A
La section du fil (5A/mm2) sera de 2mm2.
La résistance de la ligne sera Rl
S
=ρ
avec ρ = 2x10-8 Ωm soit 1000Ω (il y a 100km
de fils).
La chute de tension en ligne est de
∆U = RI = 10000V
soit 5% de la tension d’arrivée.
La puissance perdue sera de ∆P=RI2=100kW
soit 5% de la puissance distribuée.
Ä Si à l’arrivée la tension est de U=220V
Le courant I=P/U vaut 10000A
La section du fil (5A/mm2) sera de 2000 mm2.
La résistance de la ligne sera Rl
S
=ρ
avec ρ = 2x10-8 Ωm soit 1Ω (il y a 100km de
fils).
La chute de tension en ligne est de
∆U = RI =10000V.
La puissance perdue sera de
∆P=RI2=100000 kW soit 50 fois la puissance
distribuée !

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Constitution
Circuit magnétique
Il est traversé par un flux magnétique. D’où
Pour réduire les pertes par courant de Foucault, il est feuilleté : on utilise des tôles minces de 0.3
à 0.5 mm d’épaisseur isolées entre elles par du vernis ou par une couche d’oxyde naturel.
Pour réduire les pertes par hystérésis, ces tôles sont en fer additionné de silicium ou à grains
orientés
Pertes de l’ordre de 1W à 0.6 W (gros transformateurs) par kg.
Bobinage
Coté haute tension (faible courant), la section du fil est inférieure à celle coté basse tension (fort
courant). Enroulements concentriques Galettes alternées

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Représentation
Par convention, le primaire est représenté comme un récepteur et le secondaire comme un
générateur (ce qui est le cas le plus courant).
v1
v
2
v2
'
ii
12
(L)