Le transformateur monophasé

EP3 Le transformateur monophasé TELT
Electrotechnique Page 1/4 Y.Sutra
1) Rappel
1.1 Principe de fonctionnement
Sur un circuit magnétique on réalise deux enroulements, l’un appelé primaire de N
1
spires, l’autre
de N
2
spires
Lorsque l’enroulement primaire est relié à une source alternative de tension U
1
, il crée un flux
alternatif. Ce flux variable induit dans l’enroulement secondaire une fém. Si on relie ce
secondaire à un récepteur, un courant alternatif parcourt le circuit. La puissance électrique
passe du primaire au secondaire par l’intermédiaire des variations de flux.
1.2 Symboles et conventions
1.3 Rappel de relation d’électrotechnique
 Rapport de transformation
Il est indépendant de la charge. Il dépend du rapport des nombres de spires.
 Formule de Boucherot
Nota : La formule de Boucherot est aussi applicable au primaire, la relation sera :
Les deux symboles du transformateur monophasé
Symboles du transformateur
Les conventions
v
U
vU
1
2 =
1
2
N
N = m
U1 : Tension primaire à vide
U2 : Tension secondaire à vide
N1 : Nombre de spires primaire.
N2 : Nombre de spires secondaire.
m : Rapport de transformation
U
2v
= E
2
= 4,44.N
2
. f .
φ
max
U
2v
: tension du secondaire à vide, en Volts (V)
N
2
: Nombre de spires du secondaire.
f : Fréquence , en Hertz (Hz)
φ
max
: Induction maximale dans le fer, en Webers (Wb)

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U
1
= 4,44.N
1
. f . φ
max
2) Mesure des résistances des enroulements
On utilisera la méthode volt-ampèremétrique en courant continu. Le courant doit être voisin du
courant nominal I
1
pour R
1
et I
2
pour R
2
.
2.1 Travail demandé
Mesurer les résistances des enroulements primaire : R
1
et secondaire : R
2
du transformateur.
2.2 Schéma de montage
Pour gagner du temps les 2 mesures peuvent se faire à l’ohmmètre, mais la précision est moindre.
3) Essai à vide
3.1 Travail demandé
Mesurer le rapport de transformation : m =
v
U
vU
1
2
Relever U
2v
, I
1v
, P
1v
en fonction de la tension l’alimentation U
1V
.
Tracer les caractéristiques I
1v
= f (U
1V
) / U
2v
= f (U
1V
) / cosϕ
0
=f (U
1V
).
Tracer les caractéristiques P
1v
=f (U
1V
) et P
fer
= f (U
1V
) sur le même graphe
 I
1v
: Intensité à vide du primaire (A)
 U
1V
: tension d’alimentation du primaire (V)
 P
fer
: Pertes dans le fer
 P
1v
: Puissance active du primaire à vide (W)
 cosϕ
1v
: facteur de puissance du primaire
3.2 Schéma de montage
A
V
Ph
N
V
U
1V
~
variable
0-250V ~
I1v
W
P
1V
I
1V
U
1V
U
2V
Alternostat
A
V
-
U1
230V
I1
U2
+
A
V
+
-
I2
U1 U2
230 V
Rh
Mesure de la résistance du primaire du transformateur Mesure de la résistance du secondaire du transformateur
Ω
Mesure de la résistance du primaire du transformateur
Ω
Mesure de la résistance du secondaire du transformateur

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3.3 Tableau des relevés
U
1V
(V) U
2v
(V) m =
U1v
U2v
I1v (A) P
1v
(W)
S
1v
= U
1V
.I
1v
cosϕ
ϕϕ
ϕ
0
=
v
S
vP
1
1
Pfer=P
1v
-R
1
.I
1V
²
0
50
100
150
200
220
250
Nota
:
Le terme R
1
.I
1v
² est négligeable, on suppose donc que P
fer
≈ P
1v
4) Essai en charge
Le transformateur débite sur une charge résistive variable de façon à étudier U
2
en fonction de
I
2
.
4.1 Calcul du rendement
Il existe 2 méthodes :
 Méthode directe
 Méthode des pertes séparées
4.2 Travail demandé
Noter à vide : U
2v
(Rhéostat de charge sur la position 0).
Relever I
1
, U
1
, U
2
et P
1
en fonction de la tension l’alimentation U
a
.
Tracer la caractéristique U
2
=f (I
2
) et ∆U = f (I
2
).
Tracer la caractéristique η =f (P
2
).
 U
1
:tension d’alimentation du primaire (V)
 I
1
:Intensité du primaire (A)
 P
1
:Puissance active du primaire (W)
 η : rendement
P
1v
: Puissance du primaire à vide, en Watts (W)
R
1
: Résistance des enroulements primaire, en Ohms (Ω)
I
1v
: Courant du primaire à vide, en Ampères (A)
P
fer
: Pertes dans fer, en Watts (W)
P
1v
= R
1
.I
1v
² + P
fer
Calcul du rendement η par la
méthode des pertes séparées
²2.2²1.112 2 22IRIRvPP P PcuivrePferP P+++
=
++
= η
1
2
P
P
= η
Calcul du rendement η par la
méthode directe
. . .

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4.3 Schéma de montage
4.4 Tableau des relevés
U
1
(V) I
2
(A) U
2
(V) P
1
(W) I
1
(A) P
2
= U
2
.I
2
η
ηη
η =
1
2
P
P
∆
∆∆
∆
U
=U
2v
–U
2
A
V
I
1
W
P 1
I 1
U 1
A
V
I 2
I 2
U
2
Ua
230V
~
Fixe
Rh