TP n°2 TRANSFORMATEUR MONOPHASE 1.

T
TP P n n° °2 2 T TR RA AN NS SF FO OR RM MA AT TE EU UR R M MO ON NO OP PH HA AS SE E
Le but de cette manipulation est de déterminer, à partir d'essais à puissance réduite, le schéma
équivalent puis d'étudier le fonctionnement en charge d'un transformateur.
Les premières questions de ce TP (essai à vide) peuvent être traitées en fin de TP1 pour les binômes
les plus efficaces, toujours sous supervision de l’enseignant.
1.- Préparation
Connaître le cours sur le transformateur et en particuliers les essais permettant la détermination du schéma
équivalent.
Rappeler le modèle équivalent du transformateur monophasé et les hypothèses de Kapp.
Prévoir les montages, les méthodes de mesure, la précision, et l’identification des différents composants du
modèle en fonction des mesures. On cherchera notamment à identifier :
• m le rapport de transformation
• Rf résistance des pertes Fer
• X
µ
ou L
µ
réactance magnétisante
• ρ
2
résistance totale des enroulements ramenée au secondaire
• X
2
réactance de fuites totalisées au secondaire
Les transformateurs disponibles au laboratoire sont de 3 types :
• type 1 : V1 = 220 V V2N= 260 V SN= 4 kVA (salle BO1)
• type 2 : V1 = 110 V V2N= 380V SN= 4 kVA (salle B01)
• type 3 : V1 = 400V V2N= 115 V SN= 1kVA (salle B11)
Calculer les courants nominaux I
N
primaire et secondaire pour les 3 types de transformateurs.
ATTENTION :
• le matériel de charge disponible au laboratoire doit être placé en 220 V monophasé pour le type 1
(la charge supportant alors une légère surcharge à 260 V) ou bien en triphasé étoile 380 V pour le type
2, le secondaire 380V du transformateur alimentant la charge entre 2 phases (et pas entre phase et
neutre)
• le courant maximal dans les cordons 4 mm est de 25 A. Doubler le cordon si nécessaire.
Rappel : un transformateur est « réversible ». Le primaire du type 2 peut donc devenir V
1
= 380 V si
l’alimentation le permet. Dans ce cas V
2N
sera d’environ 110 V.
2.- Expérimentation
Choisir les appareils de mesure pour chacun des essais (pour des intensités supérieures à 5 A, il faut
interposer un transformateur d'intensité entre l'ampèremètre et le courant à mesurer). Si le courant est
mesuré par pinces ampèremétriques, penser à ajuster le nombre de tours en fonction de la mesure.
Représenter et justifier si nécessaire les différents schémas de câblage.
2.1.- Essai à vide
Relever P
10
, I
10
,et V
20
(pour différentes valeurs de U
1
(0 ≤ U
1
≤ 1,1 U
1N
).
U
1
V
20
I
10
P
10
Q
10
Calculs
0 V
10%, 30%, 60%,
80%, 100%, 110%
de U
1
Interpréter et déduire le rapport de transformation m du transformateur ainsi que les pertes fer à 50 Hz.
Déduire également des calculs la valeur des composants R
f
et X
µ
du schéma équivalent.
Donner le schéma équivalent au PRIMAIRE du transformateur

2.2.- Essai en court circuit
Sous tension primaire réduite U
1CC
Très Réduite (< 10 V) et pour le courant nominal, relever P
1CC
,
V
1CC
et I
1CC
.
U
1CC
I
1CC
I
2CC
P
1CC
Q
1CC
Calculs
…….~10 V MAX I
1N
= ……
Remarque : les mesures avec un transformateur de type 2 seront plus faciles et plus aisées en réalisant un essai en
court-circuit inversé (primaire-secondaire). Le courant d’alimentation sera réduit (I
2N
<I
1N
)
Interpréter et déduire à nouveau le rapport de transformation m du transformateur. Déduire également
des calculs la valeur des composants ρ
2
et X
2
du schéma équivalent
Donner le schéma équivalent SECONDAIRE du transformateur.
2.3.- Essais en charge
Sous tension primaire nominale constante (à contrôler précisément pour chaque mesure), mesurer ∆V
2
(pour quelques valeurs de I
2
(0 , I
2N
et I
2N
/2) en :
- débit sur charge résistive pure (φ
2
= 0)
U
1
V
20
=
m.U
1
I
2
V
2
I
1
P
1
Q
1
Calculs
U
1N
= …… 0 A
U
1N
= …… I
2N
/2
U
1N
= …… I
2N
- débit sur charge inductive ou capacitive pure (φ
2
= ± π/2)
U
1
V
20
=
m.U
1
I
2
V
2
I
1
P
1
Q
1
Calculs
U
1N
= …… 0 A
U
1N
= …… I
2N
/2
U
1N
= …… I
2N
- débit sur charge inductive ou capacitive , cosφ
2
= 0,707 (si possible ) AV ou AR)
U
1
V
20
=
m.U
1
I
2
V
2
I
1
P
1
Q
1
Calculs
U
1N
= …… 0 A
U
1N
= …… I
2N
/2
U
1N
= …… I
2N
Tracer ∆V
2
en fonction de I
2
. Interpréter.
Comparer ces résultats aux prédéterminations, estimer la précision des mesures.
Tracer le diagramme de Fresnel des tensions pour chaque type de charge. Interpréter.
2.4.- Vérification (réalisé par tous avec une seule alimentation fort courant à tour de rôle dès le début du TP)
Mesurer les résistances primaires et secondaires en continu, comparer avec les résultats précédents.