Fonction Alimenter – Transformateurs Sciences d’Ingénieur – 2ème BAC STE

Fonction Alimenter – Transformateurs Sciences d’Ingénieur – 2ème BAC STE

Fonction Alimenter – Transformateurs
Sciences d’Ingénieur – 2ème BAC STE

Introduction

Les transformateurs sont des composants essentiels des réseaux électriques permettant d’élever ou d’abaisser les tensions alternatives. Ils fonctionnent grâce au phénomène d’induction électromagnétique.

Symbole du transformateur Primaire Secondaire

1. Principe de fonctionnement

1.1 Loi de Faraday

\( e = -N \frac{d\Phi}{dt} \)

Où :

  • \( e \) : Force électromotrice induite (V)
  • \( N \) : Nombre de spires
  • \( \Phi \) : Flux magnétique (Wb)

1.2 Relation fondamentale

Rapport de transformation

\( m = \frac{U_2}{U_1} = \frac{N_2}{N_1} \)

Relation des courants

\( \frac{I_2}{I_1} \approx \frac{N_1}{N_2} \)

2. Caractéristiques techniques

2.1 Puissance apparente

\( S = U \times I \) (en VA)

Pour un transformateur parfait : \( S_1 = S_2 \)

2.2 Rendement

\( \eta = \frac{P_2}{P_1} \times 100 \)

Les pertes comprennent :

  • Pertes fer (ou pertes magnétiques) – constantes
  • Pertes cuivre (ou pertes joules) – dépendent du courant
P₁ = P₂ + Pfer + Pcuivre Entrée Sortie

3. Types de transformateurs

3.1 Transformateurs de puissance

Type Tension Application
Élévateur 20kV/400kV Transport
Abaisseur 20kV/400V Distribution
Isolateur 1:1 Sécurité

3.2 Couplages triphasés

Couplage étoile (Y)

  • Point neutre disponible
  • \( U_{ligne} = \sqrt{3} \times U_{phase} \)

Couplage triangle (Δ)

  • Pas de neutre
  • \( U_{ligne} = U_{phase} \)

4. Essais et caractéristiques

4.1 Essai à vide

Mesure les pertes fer (magnétiques) :

\( P_{10} \approx P_{fer} \)

4.2 Essai en court-circuit

Mesure les pertes cuivre (joule) :

\( P_{1cc} \approx P_{cuivre} \)
Essai à vide Essai en CC W A

5. Applications industrielles

5.1 Alimentation des machines

  • Adaptation de tension pour moteurs
  • Isolation galvanique
  • Distribution locale en BT

5.2 Postes de transformation

HTA Transformateur BT

Exercice d’application

Un transformateur monophasé 230V/24V de 500VA a donné aux essais :

– À vide : \( P_{10} = 20W \), \( I_{10} = 0,5A \)

– En CC : \( P_{1cc} = 25W \), \( U_{1cc} = 12V \)

1. Déterminez le rapport de transformation

2. Calculez le rendement à pleine charge pour \( \cos\varphi = 0,8 \)


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