modele d`un transformateur monophasee 14
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S.T.S Electrotechnique TP numéro 14 NOM :____________________________ Sciences appliquées à l’électrotechnique T.S.E.1 prénom : __________________________________ Détermination et utilisation du modèle d’un transformateur monophasé Grille d’évaluation Les compétences à développer en sciences appliquées. Les critères de performance. Barème de notation : 20 pts Les compétences évaluées dans ce TP. Le contenu spécifique à ce TP C02 : Choisir une solution technique C03 : Analyser une solution technique C04 : Rédiger un document de synthèse C06 : Respecter une procédure • • • Le compte rendu est propre. Sa rédaction est bien orthographiée Les mesures permettant de calculer les éléments du modèle équivalent sont correctes. 3 pts 4 pts C07 : Argumenter sur la solution technique retenue C10 : Réaliser les représentations graphiques nécessaires C17 : Mettre en oeuvre des moyens de mesurage • • • C18 : Interpréter des indications, des résultats de mesures et d’essais • • Les appareils et les calibres sont bien choisis. Les tensions courants et puissances sont correctement évalués. Le rapport de transformation est correctement évalué. Les éléments du modèle sont correctement calculés. Les prédéterminations sont corrects. Chute de tension au secondaire Tension secondaire. Rendement. 7 pts 6 pts C19 : Identifier les paramètres de réglage C20 : Régler les paramètres C24 : Suivre la réalisation C33 : Animer une réunion Zone réservée aux remarques émises par le professeur au cours de la séance de TP : …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………… Dominique Pernin page n°1/7 S.T.S Electrotechnique TP numéro 14 Sciences appliquées à l’électrotechnique La plaque signalétique du transformateur porte les inscriptions : U1n = 220 v U2n = 110 v T.S.E.1 Sn = 800 vA Rappel : Sn = U1n×I1n = U2n×I2nap Evaluer la valeur efficace de l’intensité du courant nominal primaire I1n : ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. Calculer la valeur approchée de l’intensité du courant nominal secondaire I2nap : ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. La convention d’étude est rappelée ci-dessous. Le modèle équivalent au transformateur réel est: Ro est une résistance fictive telle que la puissance qu’elle absorbe est égale aux pertes fer du transformateur réel. 2 Pfer = U1 Ro Rs est une résistance fictive telle que la puissance qu’elle absorbe est égale aux pertes Joule du transformateur réel. 2 PJ = Rs×I2 Lo est l’inductance présentée par la bobine primaire du transformateur réel. Ls est une inductance fictive qui représente l’action des fuites de flux magnétique du transformateur réel. Dominique Pernin page n°2/7 S.T.S Electrotechnique TP numéro 14 Sciences appliquées à l’électrotechnique T.S.E.1 1- Détermination des éléments du modèle équivalent 11) Détermination des valeurs de Ro et de Lo . On réalise un essai à vide du transformateur réel. (Le courant primaire absorbé à vide n’est pas sinusoïdal.) Effectuer le montage de mesure suivant: Sachant que la valeur efficace du courant absorbé à vide est égale à environ 10% de la valeur nominale. Quels doivent être les calibres de l’ampèremètre et du wattmètre ? ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. Relever les grandeurs demandées dans le tableau: U1v Pv I1v U2v En déduire la valeur du rapport de transformation m=U2v , et celle du courant secondaire nominal I2n= U1v Sn U2v ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. On rappelle que Sv= Pv2+Qv =U1v×I1v . 2 Déduire de vos relevés la valeur de Qv puissance réactive absorbée à vide. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. Dominique Pernin page n°3/7 S.T.S Electrotechnique TP numéro 14 Sciences appliquées à l’électrotechnique T.S.E.1 Le circuit équivalent au fonctionnement du transformateur réel à vide est : On en déduit que 2 2 Pv= U1 et que Qv= U1 Ro Xo Calculer les valeurs de Ro et de Lo. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. 12) Détermination des valeurs de Rs et de Ls . On réalise un essai secondaire en court-circuit du transformateur réel. (Le courant primaire absorbé en court-circuit est sinusoïdal.) On propose le montage de mesure suivant: Sachant que la valeur efficace du courant primaire absorbé est réglée à la valeur nominale. Quels doivent être les calibres de l’ampèremètre et du wattmètre ? ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. Peut-on utiliser le mesureur de puissance « CA8210 » ? ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. Dominique Pernin page n°4/7 S.T.S Electrotechnique Sciences appliquées à l’électrotechnique TP numéro 14 Modifier en conséquence le montage de mesure. Régler avec prudence l’alternostat de manière à obtenir I1c = I1n . Puis remplir le tableau: U1c T.S.E.1 Pc I1c En déduire la valeur efficace du courant secondaire I2c = I1c . m ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. On rappelle que Sc= Pc2+Qc =U1c×I1c . 2 Déduire de vos relevés la valeur de Qc puissance réactive absorbée en court-circuit. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. Le circuit équivalent au fonctionnement en court circuit est : On en déduit que Pc= Rs× I2c2 et que Qc= Xs× I2c2 Calculer les valeurs de Rs , Xs et Ls. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. Dominique Pernin page n°5/7 S.T.S Electrotechnique TP numéro 14 Sciences appliquées à l’électrotechnique T.S.E.1 2- Utilisation du modèle équivalent pour prédéterminer le fonctionnement en charge Le transformateur alimente un récepteur conformément au circuit suivant. On considère successivement trois récepteurs absorbant un courant d’intensité égale à la valeur nominale du courant secondaire. Mais ayant chacun un facteur de puissance différent : F1 = 0,8 ar , F2 = 1 et F3 = 0,6 av. 21) Détermination des valeurs de la tension secondaire et de la chute de tension secondaire. [ ] La chute de tension se calcule par ∆U2=U2v −U2= Rs×cos(ϕ2)+ Xs×sin(ϕ2) ×I2 . La tension secondaire se calcule par U2=U2v − ∆U2 L’angle ϕ2 est le déphasage de la tension u2 par rapport à l’intensité i2. Il s’agit de l’argument de l’impédance du récepteur. Evaluer la chute ∆U2 puis la valeur efficace U2 de la tension secondaire pour chaque récepteur. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. Récepteur n°1 Récepteur n°2 Récepteur n°3 ∆U2 U2 100× ∆U2 U2v Dominique Pernin page n°6/7 S.T.S Electrotechnique TP numéro 14 Sciences appliquées à l’électrotechnique T.S.E.1 22) Détermination des valeurs du rendement du transformateur Le bilan de puissance s’écrit : 2 pfer =U1 Ro Put = U2×I2×cos(φ2) Pabs = U1×I1×cos(ϕ1) 2 PJ= Rs×I2 Le rendement se calcule par η = Put Pabs Evaluer la valeur du rendement du transformateur pour chaque récepteur. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. Récepteur n°1 Récepteur n°2 Récepteur n°3 η 23) Le maximum de rendement de ce transformateur Le rendement est maximum si le facteur de puissance est égal à 1 et si les pertes fer sont égales aux pertes Joule. Calculer la valeur efficace de I2 lorsque pfer = Rs× I22= PJ ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. Calculer alors la tension U2. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. En déduire la valeur du rendement maximum. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. Dominique Pernin page n°7/7
