chapitre-3-le-transformateur

2011 -
2012
Aurélien Blangenois
[ÉLECTROTECHNIQUE – LE
TRANSFORMATEUR]
Mme Dehaene

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C’est un dispositif qui permet de transformer une tension alternative 
 en une autre tension alternative   de
même fréquence mais d’amplitude différente.
 220V/50Hz   <220V/50Hz
 >220V/50Hz

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On peut représenter un transformateur de manière schématique :
ou
Bobine primaire : elle a une tension sinusoïdale.
Le courant i(t) circule dans la bobine primaire et vaut R1N1. Il y a alors création d’un champ magnétique  dans
la bobine primaire. Il y a également création d’un flux    transporté par le noyau magnétique
impliquant un flux dans la bobine secondaire.
u1(t) étant sinusoïdal, le champ magnétique  créé est variable et donc le flux dans la bobine primaire l’est
aussi. La variation de flux dans la bobine secondaire crée un courant i2(t) et donc une tension u2(t) induite dans
la bobine secondaire R2N2.
Lien entre u2(t) et u1(t) :
Au niveau du circuit primaire, on a deux tensions : u1(t) due au générateur et une tension induite due à la
variation de flux dans le circuit primaire.

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Les tensions u1(t) et u2(t) sont de sens opposés et comme  
 :
Interprétation :
Si N2<N1, alors l’amplitude est diminuée. C’est un transformateur abaisseur de tension (électroménager)
Si N2>N1, alors l’amplitude est augmentée. C’est un transformateur élévateur de tension (industrie, transport
d’électricité)
On veut minimiser l’effet Joule. Soit une diminution de R :
Il est difficile de diminuer  et si on augmente la section des fils, ils deviennent trop lourds. Vu qu’il y a une
diminution de l’intensité et que P = U.I, pour une même puissance, on doit augmenter U.
Si N2 = N1, on a un transformateur d’isolement (les parasites du côté primaire ne se retrouvent pas du côté
secondaire.
Transformation d’énergie :
   si le circuit est purement résistif (seulement résistance). Le courant et la tension sont en phase.
   si le circuit est capacitif ou inductif.  correspond au déphasage entre i(t) et u(t).
a
Primaire
(Circuit magnétique)
Secondaire
Puissance
magnétique
Puissance
électrique
Puissance
électrique
P1 = U1.I1.cos1P2 = U2.I2.cos2

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Pour minimiser les pertes ferromagnétiques, on utilise un matériau feuilleté.
On peut également calculer le rendement du transformateur :
P
utilisée
P
absorbée
P
2
P
1
P
2
P
2Pfer P J
ou
P
1Pfer P J
P
1
Pour déterminer le rendement du transformateur, on mesure les pertes séparées :
Essai à vide : mesure des pertes fer
Montage :
Mesure à tension nominale.
A vide le circuit secondaire est ouvert : I2 = 0  P2 = 0 et PJ2 = 0
Bilan des puissances : P10 = PJ10 + Pfer.
Toute l’énergie absorbée au primaire est utilisée pour compenser les pertes
fer et les pertes joules au primaire.
Remarque : l’indice 0 (zéro) indique qu’il s’agit de valeurs à vide.
A vide I10 est très faible. Par conséquent PJ10 << P10.
Finalement : essai à vide
P
10 P fer
a
Primaire Circuit
magnétique Secondaire
Puissance
absorbée
Pertes ferromagnétiques
Pfer
Pertes joule
au secondaire
PJ2
Pertes joule
au primaire
PJ1
Puissance
utile
P1 = U1.I1.cos1P2 = U2.I2.cos2
a
2 20 V
5 0Hz
W
i10 i2 = 0
P10
u1n u2n