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