chapitre 5 - transformateur en régime sinusoïdal
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TRANSCRIPT
-
2Sommaire
1- Introduction
2- Le transformateur parfait
3- Transformateur rel
4- Schma quivalent du transformateur rel
5- Chute de tension en charge
6- Bilan de puissance
7- Transformateur triphas
-
3Chapitre 4
Transformateur en rgime sinusodal
1- Introduction
Constitution
Le transformateur monophas est constitu de deux enroulements
indpendants qui enlacent un circuit magntique commun :
-
4 Branchement
L'enroulement primaire est branch une source de tension
sinusodale alternative.
L'enroulement secondaire alimente une charge lectrique :
Symbole lectrique
-
52- Le transformateur parfait
Le transformateur utilise le phnomne d'induction lectromagntique.
Loi de Faraday :
(t) est le flux magntique canalis par le circuit magntique.
Au secondaire :
dt
dN)t(e)t(v 111
+==
D'o :
dt
dN)t(e)t(v 222
+==
)t(vN
N)t(v 1
1
22 =
1
2
1
2
N
N
V
V=
Relation entre les valeurs efficaces :
-
6 Bilan de puissance du transformateur parfait
- pas de pertes : P2 = P1 (rendement de 100 %)
- circuit magntique parfait : Q2 = Q1Par consquent :
S2 = S1V2I2 = V1I1
Facteur de puissance : cos 2 = cos 1C'est la charge du secondaire qui impose le facteur de puissance.
Ex. : cos 2 = 1 pour une charge rsistive.
1
2
2
1
1
2
N
N
I
I
V
V==
-
73- Transformateur rel
En ralit :
P2 < P1 : rendement < 1 car :
pertes Joule dans les enroulements
pertes fer dans le circuit magntique
vibrations
La magntisation du circuit magntique demande un peu de
puissance ractive : Q2 < Q1
A vide (pas de charge au secondaire : I2 = 0) : I1v 0 V2 dpend du courant I2 dbit dans la charge.
-
8 Dfinition
Rapport de transformation vide : 1
vide2v
V
Vm =
1
2
1
vide2v
N
N
V
Vm =
1
2v
N
Nm =
En pratique :
Par la suite, on suppose que :
-
9 Deux grands types de transformateurs :
- lvateur de tension (abaisseur de courant) : mv > 1 N2 > N1
- abaisseur de tension (lvateur de courant) : mv < 1 N2 < N1
Lenroulement de petite section est reli la haute tension.
-
10
4- Schma quivalent du transformateur rel
On utilise l'hypothse de Kapp, c'est dire :
transformateur parfait pour les courants :
pas de pertes fer
R1 : rsistance de l'enroulement primaire
R2 : secondaire
L1 : inductance des fuites magntiques au primaire
L2 : secondaire
1
2
2
1
N
N
I
I=
-
11
Schma quivalent vu du secondaire
On peut rsumer les deux schmas prcdents en un seul.
Avec la notation complexe :
Rs : rsistance des enroulements ramene au secondaire
Ls : inductance de fuite ramene au secondaire
Xs = Ls : ractance de fuite
On montre que : Rs = R2 + mv R1Ls = L2 + mv L1
Loi des branches : V2 = V2vide (Rs + jXs )I2
-
12
Diagramme de Kapp
Cest la reprsentation de Fresnel du schma quivalent vu du
secondaire :
2I
'IX 2S
2SIR
vide 2V
2V2
)'IXIR(VV 2s2svide22
+=
-
13
5- Chute de tension en charge
Par dfinition, la chute de tension en charge au secondaire est :
V2 = V2vide - V2
En pratique : RsI2 et XsI2
-
14
6- Bilan de puissance
P1 et P2 sont des puissances lectriques :
P1 = V1I1cos 1 P2 = V2I2cos 2
Puissance
absorbe
au primaire
P1
Puissance
fournie au
secondaire
P2
pertes
Joule
pertes
FerFig. 10
-
15
Les pertes ont deux origines :
lectrique
Les pertes Joule (ou pertes cuivre) dans les enroulements :
pJoule = R1I1 + R2I2 = RsI2
magntique
Les pertes fer dans le circuit magntique dpendent de la tension
d'alimentation :
pfer V1
Puissance
absorbe
au primaire
P1
Puissance
fournie au
secondaire
P2
pertes
Joule
pertes
FerFig. 10
-
16
Puissance
absorbe
au primaire
P1
Puissance
fournie au
secondaire
P2
pertes
Joule
pertes
FerFig. 10
fer2s222
222
1
2
pIRcosIV
cosIV
P
P
++
==
Rendement
-
17
7- Transformateur triphas
Trois enroulements au primaire (un par phase).
secondaire
Rendement
fer2s222
222
pIR3cosIU3
cosIU3
++
=
-
18
Application : transport et distribution de lnergie lectrique
a) Production : 20 kV (50 Hz)
b) Transport :
20 kV / 400 kV (transfo. lvateur)
400 kV / 225 kV / 90 kV / 63 kV (transfos. abaisseurs)
c) Distribution :
63 kV / 20 kV / 400 V
Tableau 1
UTE C18-150 :
50 500 VBTA
500 1000 VBTB
1 50 kVHTA
> 50 kVHTB
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