LE TRANSFORMATEUR
LE TRANSFORMATEUR EST UN CONVERTISSEUR ALTERNATIF/ALTERNATIF
Une tension alternative crée dans la bobine primaire un courant alternatif magnétisant.
L'aimantation alternative est canalisée par un circuit magnétique feuilleté
Assurant une aimantation dont l'ordre de grandeur est le Tesla
La bobine secondaire placée dans le champ magnétique alternatif est le siège d'une tension alternative.
Le transformateur est réversible donc il permet d'élever ou d'abaisser la tension.
1 BOBINE PRIMAIRE
2 CIRCUIT MAGNETIQUE
3 BOBINE SECONDAIRE
LES FORMULES
La formule donnant la tension possible aux bornes d’un bobinage est la clé dans la construction d’un transformateur.
E = 4,44 x Bm x S x N x f
E
en VOLTS Maximum en TESLA S section du circuit magnétique en m˛N
nombre de spires f Fréquence en HERTZ
EXEMPLE : Pour une induction de 1T. ,une section de 10 cm˛ 500 spires et 50 HZ
On obtient une tension possible de 111 volts
PRATIQUEMENT on fixera la tension voulue et l’on utilisera la formule pour calculer
Le nombre de spires à prévoir dans la construction du transformateur.
S= U x I
S
en VA U en VOLT I en AMPERES
S
la puissance apparente est une indication très importance en effet elle permet de calculerI1 courant nominal au primaire et I2 courant nominal au secondaire.
I1 = S : U1 I2 = S : U2
EXEMPLE :
Un transformateur 240 V / 24 V de 1200 VAAura pour courant primaire nominal 1200 : 240 = 5 A
Aura pour courant secondaire nominal 1200 : 24 = 50 A
Ceci nous amène à cette conclusion : LE RAPPORT DES TENSIONS EST EGAL AU RAPPORT INVERSE DES INTENSITES. U2 / U1 = I1 / I2
OBSERVATION D’UN TRANSFORMATEUR
L’ observation réfléchie du transformateur nous renseigne précisément sur les services qu’il
Peut rendre.
Au premier abord par son volume un électricien sait de combien de VA il va disposer approximativement 100 VA 500VA 1000 VA Il sait aussi que pour un même volume un auto transformateur a une puissance apparente plus grande.
L’intensité étant plus grande coté basse tension la dimension des bornes ou la section du fil le guideront vers le coté affecté à chaque tension.
LA LECTURE DE LA PLAQUE SIGNALETIQUE PRECISERA L’INFORMATION
. 
LES EXERCICES :
01 : Un transformateur est construit sur un circuit magnétique de section 100 cm˛ l’ induction est de 1,2 Teslas la tension primaire sera de 400 volts ; la tension secondaire sera de 50 volts.
011Calculer : le nombre de spires du bobinage primaire ?
012Calculer :le nombre de spires du bobinage secondaire ?
02 : Un transformateur porte les indications de 4000 VA 400 volts primaire 50 volts secondaire
021Calculer : les courants primaires et secondaires ?
022Calculer : la section du fil des bobinages avec une densité de courant commune : 5A par mm˛ ?
03 : On a mesuré la résistance des bobinages d’un transformateur 400V /230 V on a trouvé respectivement
R1 = 0,6 Ohms R2 = 0,2 Ohms ce transformateur porte l’indication 8 KVA.
031Calculer les courants primaires et secondaire ?
032Calculer les pertes joules primaire et secondaire pour I1 et I2 nominaux ?
04 : On utilise un transformateur de 2000 VA 230volts au secondaire pour alimenter des tubes fluorescents de 60 watts non compensés; c’est à dire avec un cos
041Calculer combien de tubes peuvent être alimenté par ce transformateur ?
042Pour obtenir une extension de l’installation on décide d’utiliser des tubes compensés dont cos
j =0,93 Calculer la nouvelle quantité de tubes pouvant être alimentés.
QUELQUES RESULTATS :
011 = 150 spires
022 = 2mm˛ et 16mm˛
031 = 20 A et 34,8 A
042= 31 tubes
LE TRANSFORMATEUR
LES PERFORMANCES
Comme toute machine recevant et restituant de l’énergie ;on lui demande d’avoir un bon rendement.Le secondaire étant comme un générateur on lui demande de fournir un courant I avec une tension U la plus constante possible.
Si les performances ne sont pas satisfaisantes on peut envisager l’étude des solutions de réglage ;c’est à dire agir sur un paramètre rétablissant un fonctionnement acceptable
Pour étudier les performances lors d’essais et mesures on conduira les essais suivants :
ESSAI AVIDE
ESSAI EN CHARGE
ESSAI EN COURT CIRCUIT
ESSAI A VIDE
Rappelons la formule E =4,44 Bm.S.N.fDans cette formule l’induction B dépend du courant primaire magnétisant.
E ou tension secondaire à vide
U20 et proportionnelle à B.Dans un essai à vide ont fait varier le courant primaire
I0, on mesure U20,on mesure P0 la puissance perdue pour aimanter le transformateur.SCHEMA DU MONTAGE
ESSAI EN CHARGE Dans l’essai en charge nous étudierons plus particulièrement la stabilité de la
Tension en fonction du courant débité, mais aussi en fonction du facteur de puissance
de la charge .
Dans l’essai en charge nous étudierons le rendement du transformateur. Nous
Ferons aussi un calcul du rendement en établissant la valeur des pertes en fonction
de la charge.
SCHEMA DU MONTAGE
EXPLOITATION DES RESULTATS
Les deux courbes en charge témoignent d’une chute de tension . la chute de tension est accentuée par
un facteur de puissance arrière c’est à dire avec des récepteurs à tendance inductive .
Nous découvrons la une raison de plus d’avoir un bon facteur de puissance.
Pour remédier à la chute de tension d’un transformateur on peut avec des sorties ayant 5% 10% de spires
en plus ajuster La tension.
Le meilleur rendement du transformateur est obtenu à charge nominale.Les transformateurs de haute
Qualité approchent de 99% de rendement .
Malgré le bon rendement vous observerez que les transformateurs de grande puissance sont accompagné
De systèmes imposants pour évacuer les pertes.
ESSAI EN COURT CIRCUIT
Pour les transformateurs de grande puissance il faudrait des chargesTrès volumineuses pour faire l’essai en charge . La méthode directe que nous venons de
Voir ne présente pas toutes les garanties de précision souhaitées.
Aussi à partir de la puissance utile (celle marquée sur la plaque signalétique)plus les pertes
Magnétiques ,mesurées dans l’essai à vide ; plus les pertes joules mesurées dans l’essai en court circuit ;on calcule la puissance absorbée ;et par suite le Rendement .
Pa = Pu + Pj +Pf h = Pu / Pa
Le fait de mettre le transformateur en court circuit doit nous inquieter en effet
La première des conditions à respecter est de réaliser l’essai qui va suivre sous une
tension réduite environ Unominal. Divisée par 10
PRINCIPE :
U
1 de façon à obtenir I21cc = I21 nominal. La mesure faite par le wattmètre estL’ensemble des pertes joules que l’on aurait à puissance nominale.
L’enregistrements de points intermédiaires est toujours possible.
REMARQUE
Si l’on a mesuré avec une méthode adaptée la résistance des bobinagesPrimaire et secondaire on peut aussi écrire
Pj = R1x I1˛ + R2 x I2˛Ici la précision d’un multimètre ne convient pas.A partir d’une source continue de
quelques volts un montage Aval peut convenir avec si possible I
1 et I2 nominal et une stabilisation de la température des enroulements.