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Transfo réel   Schémas équivalents du transformateur réel Les grandeurs électriques à vide         Pas de chute de tension...
Transfo réel   Schémas équivalents du transformateur réel Le transformateur en charge         Retour à l’analogie électriq...
Transfo réel   Schémas équivalents du transformateur réel Point de vue de l’utilisateur         Le secondaire du transfo e...
Transfo réel   Schémas équivalents du transformateur réel Point de vue de l’utilisateur         Le secondaire du transfo e...
Transfo réel   Schémas équivalents du transformateur réel Point de vue de l’utilisateur         Le secondaire du transfo e...
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Transfo réel   Schémas équivalents du transformateur réel Le régime nominal         L’hypothèse de Kapp est valable en par...
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CM Transformateur monophasé

  1. 1. Le transformateur monophasé Électricité 2 — Électrotechnique Christophe Palermo IUT de Montpellier Département Mesures Physiques & Institut d’Electronique du Sud Université Montpellier 2e-mail : Christophe.Palermo@univ-montp2.fr Année Universitaire 2010–2011 MONTPELLIER
  2. 2. Plan 1 Avant-propos : la puissance électrique monophasée Définitions Interprétation physique 2 Transport et distribution de l’énergie électrique Présentation La problématique 3 Le transformateur 4 Le transformateur parfait ou idéal Définition Propriétés 5 Le transformateur réel Pertes Schémas équivalents du transformateur réel Rendement, pertes et mesuresIUT de Montpellier (Mesures Physiques) Le transformateur monophasé 2010–2010 2 / 36
  3. 3. Puissance en monophasé Plan 1 Avant-propos : la puissance électrique monophasée Définitions Interprétation physique 2 Transport et distribution de l’énergie électrique Présentation La problématique 3 Le transformateur 4 Le transformateur parfait ou idéal Définition Propriétés 5 Le transformateur réel Pertes Schémas équivalents du transformateur réel Rendement, pertes et mesuresIUT de Montpellier (Mesures Physiques) Le transformateur monophasé 2010–2010 3 / 36
  4. 4. Puissance en monophasé Définitions La puissance électrique Soit une impédance Z soumise à une tension monophasée de valeur efficace V et traversée par un courant efficace I, alors : 1 L’impédance est soumise à V et appelle I : V et I sont déphasés de ϕ ϕ dépend de Z cos ϕ est appelé le facteur de puissanceIUT de Montpellier (Mesures Physiques) Le transformateur monophasé 2010–2010 4 / 36
  5. 5. Puissance en monophasé Définitions La puissance électrique Soit une impédance Z soumise à une tension monophasée de valeur efficace V et traversée par un courant efficace I, alors : 1 L’impédance est soumise à V et appelle I : V et I sont déphasés de ϕ ϕ dépend de Z cos ϕ est appelé le facteur de puissance 2 L’impédance consomme (ou dissipe) une puissance active P = VI cos ϕIUT de Montpellier (Mesures Physiques) Le transformateur monophasé 2010–2010 4 / 36
  6. 6. Puissance en monophasé Définitions La puissance électrique Soit une impédance Z soumise à une tension monophasée de valeur efficace V et traversée par un courant efficace I, alors : 1 L’impédance est soumise à V et appelle I : V et I sont déphasés de ϕ ϕ dépend de Z cos ϕ est appelé le facteur de puissance 2 L’impédance consomme (ou dissipe) une puissance active P = VI cos ϕ 3 L’impédance consomme une puissance réactive Q = VI sin ϕIUT de Montpellier (Mesures Physiques) Le transformateur monophasé 2010–2010 4 / 36
  7. 7. Puissance en monophasé Définitions La puissance électrique Soit une impédance Z soumise à une tension monophasée de valeur efficace V et traversée par un courant efficace I, alors : 1 L’impédance est soumise à V et appelle I : V et I sont déphasés de ϕ ϕ dépend de Z cos ϕ est appelé le facteur de puissance 2 L’impédance consomme (ou dissipe) une puissance active P = VI cos ϕ 3 L’impédance consomme une puissance réactive Q = VI sin ϕ 4 On définit une puissance apparente S = VI de sorte que S 2 = P 2 + Q2IUT de Montpellier (Mesures Physiques) Le transformateur monophasé 2010–2010 4 / 36
  8. 8. Puissance en monophasé Interprétation physique Sens physiques La puissance active P : La seule à être physiquement une puissance Liée à une transformation d’énergie Mesurée avec un wattmètre Unité : le watt (W) Le rendement est un rapport de puissances activesIUT de Montpellier (Mesures Physiques) Le transformateur monophasé 2010–2010 5 / 36
  9. 9. Puissance en monophasé Interprétation physique Sens physiques La puissance active P : La seule à être physiquement une puissance Liée à une transformation d’énergie Mesurée avec un wattmètre Unité : le watt (W) Le rendement est un rapport de puissances actives La puissance réactive Q Phénomènes d’accumulation électrostatique ou magnétique Pas de dépense d’énergie en moyenne Action sur le courant à travers son déphasage Unité : le volt-ampère réactif (VAR)IUT de Montpellier (Mesures Physiques) Le transformateur monophasé 2010–2010 5 / 36
  10. 10. Puissance en monophasé Interprétation physique Sens physiques La puissance active P : La seule à être physiquement une puissance Liée à une transformation d’énergie Mesurée avec un wattmètre Unité : le watt (W) Le rendement est un rapport de puissances actives La puissance réactive Q Phénomènes d’accumulation électrostatique ou magnétique Pas de dépense d’énergie en moyenne Action sur le courant à travers son déphasage Unité : le volt-ampère réactif (VAR) La puissance apparente S : Puissance de dimensionnement : section des câbles Capacité d’un récepteur à absorber un courant I sous une tension V Mesurée en volt-ampère (VA)IUT de Montpellier (Mesures Physiques) Le transformateur monophasé 2010–2010 5 / 36
  11. 11. Puissance en monophasé Interprétation physique Déphasages et puissances réactives Signe de ϕ : ϕ est le décalage entre le courant et la tension. ϕ est positif quand la tension est en avance sur le courant (inductance). ϕ est négatif quand la tension est en retard sur le courant (capacité). ϕ ∈ [−π/2 ; π/2] Résistance : ϕ = 0 Inductance : ϕ = π/2 Capacité : ϕ = −π/2 Puissance réactive : ϕ = 0 =⇒ Q = 0 : composant actif ϕ = π/2 =⇒ Q > 0 : “consommation” de puissance réactive ϕ = −π/2 =⇒ Q < 0 : “production” de puissance réactive P ≥ 0 car −π/2 ≤ ϕ ≤ π/2 =⇒ cos ϕ ≥ 0IUT de Montpellier (Mesures Physiques) Le transformateur monophasé 2010–2010 6 / 36
  12. 12. Transport et distribution Plan 1 Avant-propos : la puissance électrique monophasée Définitions Interprétation physique 2 Transport et distribution de l’énergie électrique Présentation La problématique 3 Le transformateur 4 Le transformateur parfait ou idéal Définition Propriétés 5 Le transformateur réel Pertes Schémas équivalents du transformateur réel Rendement, pertes et mesuresIUT de Montpellier (Mesures Physiques) Le transformateur monophasé 2010–2010 7 / 36
  13. 13. Transport et distribution Présentation Production et transport Grand transport : 225 et 400 kV Répartition : 225, 90 et 63 kV Distribution : 20 kV et 230/400 VIUT de Montpellier (Mesures Physiques) Le transformateur monophasé 2010–2010 8 / 36
  14. 14. Transport et distribution Présentation Monophasé Monophasé : 1 phase + 1 neutre Triphasé : 3 phases + 1 neutre EDF : Production, transport, distribution en triphasé Utilisation domestique en monophasé Certaines industries, exploitations agricoles : triphasé Dans ce cours : Étude du cas monophasé Principes physiques valables pour le triphaséIUT de Montpellier (Mesures Physiques) Le transformateur monophasé 2010–2010 9 / 36
  15. 15. Transport et distribution La problématique Efficacité et sécurité Transport de l’énergie électrique Longues distances Le moins de pertes possibles Distribution de l’énergie électrique Problèmes de sécurité Transport Puissance électrique P ∝ V · I Pertes Joule Pj ∝ RI 2 Pour P donnée : V =⇒ I et Pj Haute-Tension Distribution : Haute-Tension : problèmes d’isolation, de stabilité, etc. Sécurité : utilisation de la Basse-Tension Besoin : HT ⇐⇒ BT à rendement élevéIUT de Montpellier (Mesures Physiques) Le transformateur monophasé 2010–2010 10 / 36
  16. 16. Transport et distribution La problématique Les domaines de tension Attention : tout est relatif ! Domaines de tension fixés par le décrêt 88-1056 du 14 novembre 1988 À la maison : Basse Tension A Dénomination Courant alternatif Courant continu Haute-Tension B (HTB) > 50 kV > 75 kV Haute-Tension A (HTA) 1000 V – 50 kV 1500 V – 75 kV Basse-Tension B (BTB) 500 – 1000 V 750 – 1500 V Basse-Tension A (BTA) 50 – 500 V 120 – 750 V Très Basse-Tension (TBT) < 50 V < 120 V “Très Hautes Tensions” Utilisation du transformateurIUT de Montpellier (Mesures Physiques) Le transformateur monophasé 2010–2010 11 / 36
  17. 17. Transport et distribution La problématique Les domaines de tension Attention : tout est relatif ! Domaines de tension fixés par le décrêt 88-1056 du 14 novembre 1988 À la maison : Basse Tension A Dénomination Courant alternatif Courant continu Haute-Tension B (HTB) > 50 kV > 75 kV Haute-Tension A (HTA) 1000 V – 50 kV 1500 V – 75 kV Basse-Tension B (BTB) 500 – 1000 V 750 – 1500 V Basse-Tension A (BTA) 50 – 500 V 120 – 750 V Très Basse-Tension (TBT) < 50 V < 120 V “Très Hautes Tensions” Utilisation du transformateurIUT de Montpellier (Mesures Physiques) Le transformateur monophasé 2010–2010 11 / 36
  18. 18. Le transformateur Plan 1 Avant-propos : la puissance électrique monophasée Définitions Interprétation physique 2 Transport et distribution de l’énergie électrique Présentation La problématique 3 Le transformateur 4 Le transformateur parfait ou idéal Définition Propriétés 5 Le transformateur réel Pertes Schémas équivalents du transformateur réel Rendement, pertes et mesuresIUT de Montpellier (Mesures Physiques) Le transformateur monophasé 2010–2010 12 / 36
  19. 19. Le transformateur Utilité d’un transformateur Mission L’objectif d’un transformateur est de modifier la forme de l’énergie électrique, c’est à dire la valeur efficace de la tension alternative. Rapport de transformation On définit le rapport de transformation V2 m= V1 avec : V1 valeur efficace de la tension d’entrée (primaire) V2 valeur efficace de la tension de sortie (secondaire) Utilité : transport et distribution électriqueIUT de Montpellier (Mesures Physiques) Le transformateur monophasé 2010–2010 13 / 36
  20. 20. Le transformateur Point de vue électrique Une machine statique de transformation électrique Fonctionnement électrique : Le primaire consomme de la tension et du courant : récepteur Le secondaire produit de la tension et du courant : générateur Pas de conversion énergétique : rendement demandé proche de 100 % Fonctionnement uniquement en alternatif (cf ci-après) Symboles électriques Nous utiliserons le (a)IUT de Montpellier (Mesures Physiques) Le transformateur monophasé 2010–2010 14 / 36
  21. 21. Le transformateur Constitution d’un transformateur I1 I2 V1 V2 N1 N2 spires spires 2 circuits électriques isolés Le primaire : l’entrée. Le secondaire : la sortie Un circuit magnétique Sur lequel sont bobinés les circuits électriques N1 spires pour le primaire N2 spires pour le secondaire Permet de guider le flux magnétiqueIUT de Montpellier (Mesures Physiques) Le transformateur monophasé 2010–2010 15 / 36
  22. 22. Le transformateur Principe de fonctionnement Phénomènes physiques : Courant variable ⇒ Flux variable ⇒ f.é.m induites Circuit magnétique : induction primaire ↔ secondaire ⇒ Flux mutuel I1 I2 V1 E1 E2 V2 Conventions de signes : Primaire : V1 , I1 en convention récepteur Secondaire : V2 , I2 en convention générateur Une f.é.m positive tend à créer un courant positif dφ Par spire : E = − dt φ = cste =⇒ dφ/dt = 0 =⇒ pas de f.é.mIUT de Montpellier (Mesures Physiques) Le transformateur monophasé 2010–2010 16 / 36
  23. 23. Le transformateur Principe de fonctionnement Phénomènes physiques : Courant variable ⇒ Flux variable ⇒ f.é.m induites Circuit magnétique : induction primaire ↔ secondaire ⇒ Flux mutuel I1 I2 V1 E1 E2 V2 Conventions de signes : Primaire : V1 , I1 en convention récepteur Secondaire : V2 , I2 en convention générateur Une f.é.m positive tend à créer un courant positif dφ Par spire : E = − dt φ = cste =⇒ dφ/dt = 0 =⇒ pas de f.é.m Le transformateur ne fonctionne qu’en alternatif !IUT de Montpellier (Mesures Physiques) Le transformateur monophasé 2010–2010 16 / 36
  24. 24. Le transformateur Premier résumé Conversion alternatif/alternatif ∼/∼ Ne fonctionne pas en régime continu Pas de liaison électrique entre l’entrée et la sortie : transfert d’énergie par induction électromagnétique isolation galvanique primaire/secondaire Générateur secondaire Propriétés : Modifie les valeurs efficaces (amplitudes) de la tension et du courant Ne modifie pas les fréquences Un grand rendement (∼ 1 % de pertes) Transport électrique : Premier transfo ∼ 1880 Hacheur (convertisseur continu-continu) ∼ 1970 Choix de l’alternatif pour le transportIUT de Montpellier (Mesures Physiques) Le transformateur monophasé 2010–2010 17 / 36
  25. 25. Le transformateur Choix d’un transformateur Trois types : Si m > 1, V1 < V2 : Transformateur élévateur de tension Si m < 1, V1 > V2 : Transformateur abaisseur de tension Si m = 1, V1 = V2 : Transformateur d’isolement Dans tous les cas : isolation galvanique TP 5 : mesure des résistances TD 1 : nécessité d’une protection différentielle au secondaire V ↑⇒ I ↓ et vice-versaIUT de Montpellier (Mesures Physiques) Le transformateur monophasé 2010–2010 18 / 36
  26. 26. Transfo parfait Plan 1 Avant-propos : la puissance électrique monophasée Définitions Interprétation physique 2 Transport et distribution de l’énergie électrique Présentation La problématique 3 Le transformateur 4 Le transformateur parfait ou idéal Définition Propriétés 5 Le transformateur réel Pertes Schémas équivalents du transformateur réel Rendement, pertes et mesuresIUT de Montpellier (Mesures Physiques) Le transformateur monophasé 2010–2010 19 / 36
  27. 27. Transfo parfait Définition Définition du transformateur parfait Idée Le transformateur parfait modifie la forme de l’énergie électrique, et rien d’autre ! =⇒ pas de conversion énergétique (e.g. pas d’échauffement) Transformateur parfait Un transformateur parfait, ou idéal, est un transformateur dans lequel il n’y a aucune perte. Dans un transformateur parfait : Rendement de transformation η = 100 %IUT de Montpellier (Mesures Physiques) Le transformateur monophasé 2010–2010 20 / 36
  28. 28. Transfo parfait Définition Définition du transformateur parfait Idée Le transformateur parfait modifie la forme de l’énergie électrique, et rien d’autre ! =⇒ pas de conversion énergétique (e.g. pas d’échauffement) Transformateur parfait Un transformateur parfait, ou idéal, est un transformateur dans lequel il n’y a aucune perte. Dans un transformateur parfait : Rendement de transformation η = 100 % ⇒ P2 = P1IUT de Montpellier (Mesures Physiques) Le transformateur monophasé 2010–2010 20 / 36
  29. 29. Transfo parfait Définition Définition du transformateur parfait Idée Le transformateur parfait modifie la forme de l’énergie électrique, et rien d’autre ! =⇒ pas de conversion énergétique (e.g. pas d’échauffement) Transformateur parfait Un transformateur parfait, ou idéal, est un transformateur dans lequel il n’y a aucune perte. Dans un transformateur parfait : Rendement de transformation η = 100 % ⇒ P2 = P1 I2 = 0 =⇒ I1 = 0IUT de Montpellier (Mesures Physiques) Le transformateur monophasé 2010–2010 20 / 36
  30. 30. Transfo parfait Propriétés Conséquence au secondaire I Générateur réel en alternatif : XI Force électro-motrice (E ) Echauffement (R) Pertes magnétiques (X = Lω = L · 2πf ) RIV Chutes de tension sur R et X : V ≤E E V diminue à mesure que I augmente Secondaire d’un transformateur = générateur Transformateur parfait = générateur secondaire parfait V2 constante quelle que soit la charge Point du vue de l’électronicien : impédance de sortie nulleIUT de Montpellier (Mesures Physiques) Le transformateur monophasé 2010–2010 21 / 36
  31. 31. Transfo parfait Propriétés Lien entre tensions I1 I2 V1 E1 E2 V2 Le flux est le même partout ! dφ N2 V2 V1 = −E1 = N1 dt V2 N2 = =m dφ = − (∈ R) N1 V1 V2 = E2 = −N2 dt V1 N1 V1 et V2 déphasées de π m est un paramètre technologique !IUT de Montpellier (Mesures Physiques) Le transformateur monophasé 2010–2010 22 / 36
  32. 32. Transfo parfait Propriétés Lien entre courants : relation de Hopkinson Analogie magnétisme – électricité I1 φ I2 φ Rφ V1 V2 M1=N1I1 M2=N2I2 N1 N2 Circuit magnétique Analogie électrique Électricité Magnétisme Force électromotrice E Force magnétomotrice M E = −N dφ dt M = NI Courant I conservatif Flux magnétique φ conservatif Résistance R Réluctance R Loi d’Ohm V = RI Loi d’Hopkinson M = RφIUT de Montpellier (Mesures Physiques) Le transformateur monophasé 2010–2010 23 / 36
  33. 33. Transfo parfait Propriétés Relation de Hopkinson dans le transformateur parfait I1 φ I2 φ Rφ V1 V2 M1=N1I1 M2=N2I2 N1 N2 Circuit magnétique Analogie électrique Les lois des “noeuds” et des “mailles” s’appliquent : N1 I1 − Rφ + N2 I2 = 0 Pas de pertes magnétiques : R = 0 =⇒ Rφ = 0 =⇒ N1 I1 = −N2 I2 En valeurs efficaces : I2 1 = I1 m I1 et I2 déphasés de πIUT de Montpellier (Mesures Physiques) Le transformateur monophasé 2010–2010 24 / 36
  34. 34. Transfo parfait Propriétés Résumé des propriétés : transformateur idéal V2 = −mV1 & I1 = −mI2 ϕ1 = ϕ2 −→ Conservation du déphasageDiagramme de FresnelIUT de Montpellier (Mesures Physiques) Le transformateur monophasé 2010–2010 25 / 36
  35. 35. Transfo parfait Propriétés Résumé des propriétés : transformateur idéal V2 = −mV1 & I1 = −mI2 ϕ1 = ϕ2 −→ Conservation du déphasage P2 = P1Diagramme de FresnelIUT de Montpellier (Mesures Physiques) Le transformateur monophasé 2010–2010 25 / 36
  36. 36. Transfo parfait Propriétés Résumé des propriétés : transformateur idéal V2 = −mV1 & I1 = −mI2 ϕ1 = ϕ2 −→ Conservation du déphasage P2 = P1 =⇒ S2 = S1 & Q2 = Q1Diagramme de FresnelIUT de Montpellier (Mesures Physiques) Le transformateur monophasé 2010–2010 25 / 36
  37. 37. Transfo parfait Propriétés Résumé des propriétés : transformateur idéal V2 = −mV1 & I1 = −mI2 ϕ1 = ϕ2 −→ Conservation du déphasage P2 = P1 =⇒ S2 = S1 & Q2 = Q1Diagramme de Fresnel Lois de conservation Un transformateur idéal conserve les puissances active P, réactive Q et apparente S ainsi que le déphasage ϕ. De plus, en valeurs efficaces : V2 I1 N2 = = =m V1 I2 N1IUT de Montpellier (Mesures Physiques) Le transformateur monophasé 2010–2010 25 / 36
  38. 38. Transfo réel Plan 1 Avant-propos : la puissance électrique monophasée Définitions Interprétation physique 2 Transport et distribution de l’énergie électrique Présentation La problématique 3 Le transformateur 4 Le transformateur parfait ou idéal Définition Propriétés 5 Le transformateur réel Pertes Schémas équivalents du transformateur réel Rendement, pertes et mesuresIUT de Montpellier (Mesures Physiques) Le transformateur monophasé 2010–2010 26 / 36
  39. 39. Transfo réel Pertes Les pertes dans un transformateur réels Circuits électriques : Pertes par effet Joule (actives) PJ1 et PJ2 : échauffement Pertes de flux magnétique et auto-induction (réactives)IUT de Montpellier (Mesures Physiques) Le transformateur monophasé 2010–2010 27 / 36
  40. 40. Transfo réel Pertes Les pertes dans un transformateur réels Circuits électriques : Pertes par effet Joule (actives) PJ1 et PJ2 : échauffement Pertes de flux magnétique et auto-induction (réactives) Circuit magnétique : Réluctance R du noyau (résistance au flux magnétique) Pertes fer (actives) Pfer : échauffement à la magnétisation par hystérésis (retard à la magnétisation) courants de Foucault Pertes de flux (réactives)IUT de Montpellier (Mesures Physiques) Le transformateur monophasé 2010–2010 27 / 36
  41. 41. Transfo réel Pertes Les pertes dans un transformateur réels Circuits électriques : Pertes par effet Joule (actives) PJ1 et PJ2 : échauffement Pertes de flux magnétique et auto-induction (réactives) Circuit magnétique : Réluctance R du noyau (résistance au flux magnétique) Pertes fer (actives) Pfer : échauffement à la magnétisation par hystérésis (retard à la magnétisation) courants de Foucault Pertes de flux (réactives) Dépendances : Pfer ∝ V1 PJ ∝ I2IUT de Montpellier (Mesures Physiques) Le transformateur monophasé 2010–2010 27 / 36
  42. 42. Transfo réel Schémas équivalents du transformateur réel Le transformateur réel à vide Transformateur à vide : Primaire connecté Secondaire débranché (pas de charge sur le secondaire) Mettons le secondaire à vide et observons On touche le transformateur : il s’échauffe Si on mesure : courant primaire I10 faible mais non-nul Le courant I10 : existe car la magnétisation n’est pas parfaite : réluctance R = 0 provient uniquement des pertes actives et réactives dans le circuit magnétique est le courant de magnétisationIUT de Montpellier (Mesures Physiques) Le transformateur monophasé 2010–2010 28 / 36
  43. 43. Transfo réel Schémas équivalents du transformateur réel Schéma équivalent du transformateur à vide Traduction des causes de l’existence de I10 : Les pertes de flux =⇒ Inductance lm Les pertes fer : Pf =⇒ Résistance RF Transformateur meilleur quand lm et RF sont plus grandes Schéma équivalent à vide Loi des nœuds : I10 = I10a + I10r Loi d’Ohm : V10 = RF I10a = jlm ω · I10r =⇒ V10 = RF I10a = lm ω · I10rIUT de Montpellier (Mesures Physiques) Le transformateur monophasé 2010–2010 29 / 36
  44. 44. Transfo réel Schémas équivalents du transformateur réel Les grandeurs électriques à vide Pas de chute de tension au secondaire : V20 m= V10 Les pertes fer sont des puissances actives ∝ V1 Pfer = P10 = V10 I10a Les pertes Joule des puissances actives ∝ I2 PJ = PJ1 + PJ2 0IUT de Montpellier (Mesures Physiques) Le transformateur monophasé 2010–2010 30 / 36
  45. 45. Transfo réel Schémas équivalents du transformateur réel Le transformateur en charge Retour à l’analogie électrique : N1 I1 − Rφ + N2 I2 = 0 I1 φ I2 φ Rφ V1 V2 M1=N1I1 M2=N2I2 N1 N2 Circuit magnétique Analogie électrique Responsables des pertes Point de vue magnétique → Rφ = N1 I10 ← Point de vue électrique N1 I1 + N2 I2 = N1 I10 =⇒ N2 I2 = −N1 (I1 − I10 ) Concrètement : I10 limite le courant participant au fonctionnement (limite donc I2 ) dégrade l’induction : tend à limiter V2IUT de Montpellier (Mesures Physiques) Le transformateur monophasé 2010–2010 31 / 36
  46. 46. Transfo réel Schémas équivalents du transformateur réel Point de vue de l’utilisateur Le secondaire du transfo est un générateur réel Schéma équivalent ramené au secondaire : f.é.m idéale mV1 à condition Rs I2 Xs I2 que I10 ait des effets négligeables ⇒ Hypothèse de KappIUT de Montpellier (Mesures Physiques) Le transformateur monophasé 2010–2010 32 / 36
  47. 47. Transfo réel Schémas équivalents du transformateur réel Point de vue de l’utilisateur Le secondaire du transfo est un générateur réel Schéma équivalent ramené au secondaire : f.é.m idéale mV1 à condition Rs I2 Xs I2 que I10 ait des effets négligeables ⇒ Hypothèse de Kapp Représentation de Fresnel = diagramme de Kapp au secondaire.IUT de Montpellier (Mesures Physiques) Le transformateur monophasé 2010–2010 32 / 36
  48. 48. Transfo réel Schémas équivalents du transformateur réel Point de vue de l’utilisateur Le secondaire du transfo est un générateur réel Schéma équivalent ramené au secondaire : f.é.m idéale mV1 à condition Rs I2 Xs I2 que I10 ait des effets négligeables ⇒ Hypothèse de Kapp Représentation de Fresnel = diagramme de Kapp au secondaire.IUT de Montpellier (Mesures Physiques) Le transformateur monophasé 2010–2010 32 / 36
  49. 49. Transfo réel Schémas équivalents du transformateur réel L’hypothèse de Kapp L’hypothèse de Kapp Faire l’hypothèse de Kapp, c’est négliger la magnétisation du noyau : la réluctance et les pertes sont négligées. Permet de faire le schéma équivalent au secondaire La f.é.m idéale est donc mV1 (valeur à vide) Dans ces conditions : N2 I2 = −N1 (I1 − I10 ) −N1 I1 I1 On retrouve =m I2 Attention ! On ne peut admettre l’hypothèse de Kapp que si I1 >> I10 (concrètement I1 > 10I10 )IUT de Montpellier (Mesures Physiques) Le transformateur monophasé 2010–2010 33 / 36
  50. 50. Transfo réel Schémas équivalents du transformateur réel Le régime nominal L’hypothèse de Kapp est valable en particulier en régime nominal Nominal : notion très utilisée en électrotechnique ! Définition Le régime nominal d’une machine correspond aux conditions de fonctionnement pour lesquelles la machine est prévue. C’est dans ce régime que ses performances sont les meilleures. Les valeurs nominales sont indiquées sur la machine (d’où leur nom).IUT de Montpellier (Mesures Physiques) Le transformateur monophasé 2010–2010 34 / 36
  51. 51. Transfo réel Rendement, pertes et mesures Rendement du transformateur Pertes et puissances actives (liées à une conversion énergétique) Dépend du régime de fonctionnement Meilleur en régime nominal 2 façons de l’écrire : P2 Mesure directe : η = P1 P1 − PJ1 − PJ2 − Pfer Mesure des pertes : η = =⇒ TP 5 P1IUT de Montpellier (Mesures Physiques) Le transformateur monophasé 2010–2010 35 / 36
  52. 52. Transfo réel Rendement, pertes et mesures La méthode des pertes séparées : 3 étapes (essais) Essai à vide Tension primaire nominale Courant faible =⇒ pertes Joule négligeables Mesure de PferIUT de Montpellier (Mesures Physiques) Le transformateur monophasé 2010–2010 36 / 36
  53. 53. Transfo réel Rendement, pertes et mesures La méthode des pertes séparées : 3 étapes (essais) Essai à vide Tension primaire nominale Courant faible =⇒ pertes Joule négligeables Mesure de Pfer Essai en court-circuit Tension réduite =⇒ Pfer négligeables Courant primaire nominal Courants élevés =⇒ mesure de PJ1 + PJ2IUT de Montpellier (Mesures Physiques) Le transformateur monophasé 2010–2010 36 / 36
  54. 54. Transfo réel Rendement, pertes et mesures La méthode des pertes séparées : 3 étapes (essais) Essai à vide Tension primaire nominale Courant faible =⇒ pertes Joule négligeables Mesure de Pfer Essai en court-circuit Tension réduite =⇒ Pfer négligeables Courant primaire nominal Courants élevés =⇒ mesure de PJ1 + PJ2 Essai en charge nominale Tensions et courants nominaux Mesure de P1 (au primaire)IUT de Montpellier (Mesures Physiques) Le transformateur monophasé 2010–2010 36 / 36

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