Cahier Electro Chapitre 14

QUESTIONNAIRE ELECTROTECHNIQUE. CHAPITRE N14

EPSIC PROMOTION 2006

Chapitre 14 : Transformateurs1) Pourquoi le circuit magntique des transformateurs est-il ferm, en fer et feuillet ? Le rle du circuit magntique est de canaliser le flux magntique J et de prsenter le minimum de pertes par hystrsis et par courant de Foucault 2) Un transformateur monophas possde deux bobinages de 225 et 25 spires, places sur un circuits magntique dont la section vaut 43cm2. Linduction maximale dans ce circuit est de 1,1T. Dterminer la FEM induite dans chaque bobinage si la frquence est de 50 Hz.N1 = 225 N1 N2 = 25 N2 A =0,0043 m2 B = 1.1 T F = 50Hz

E2 !

[ N1 B A 2 T 50 225 1.1 0,0043 ! ! 236.4169V 2 2 [ N 2 B A 2 T 50 25 1.1 0,0043 ! ! 26,268V E2 ! 2 2

3) Une bobine est place sur un circuit magntique dont la section vaut 16cm2. On dsire pouvoir alimenter cette bobine sous 230V-50Hz. Combien de spires cette bobine doit-elle avoir si linduction maximale dans le circuit ne doit pas dpasser 1,2 T ? On admettra quE = U. A =0,0016 m2 B = 1.2 T

U =E1=230V

F = 50Hz

N!

E 2 230 2 !} 540spires [ B A 2 T 50 1.2 0.0016

4) Un transformateur monophas de 3 kVA est aliment sous 400V 50 Hz. Le secondaire comporte 316 spires et produit une tension de 230V. Calculer : a) Le nombre de spires du primaire b) Lintensit des courants primaire et secondaire c) Le rapport des nombres de spires. S = 3kVA U = 400V N2 = 316 U2 = 230V F = 50Hz

a)

U U1 N1 ! N1 ! 1 N 2 N1 !} 550spires U2 U2 N2 S 3000 ! ! 7.5A U 400 N1 ! 1.74 N2 U U1 I2 ! I2 ! 1 I2 ! 13.04 A U2 U 2 I1

b)I1 ! c)n !

5) Pourquoi peut-on dire que les pertes fer dun transformateur sont en gnral constantes ? Si la tension primaire et la frquence sont constantes, les pertes dans le fer sans constantes et indpendantes de la charge du transformateur. Elles dpendent 1) de la qualit de la tle 2) du genre de construction 3) de linduction maximale 4) de la frquence. 6) Au moyen de quel essai peut-on mesurer les pertes fer ? En pratique, la puissance absorbe par le transformateur vide correspondant aux pertes dans le fer ; elles se mesurent par un essai vide.

09.02.2012 VERSION INDICE : A Page 1 sur 4 VISA : PC

1



7) Pourquoi les pertes fer sont-elles ngligeables dans lessai en courts-circuits ? Les pertes dans le cuivre se mesurent lors dun essai en court-circuit tension rduite. Ces pertes dpendant de 1) la rsistance des enroulements primaire et secondaire 2) de lintensit du courant primaire et secondaire en voit en cas de courts circuits aucune constante de pertes fer est implique directement. 8) Pourquoi le rendement dun transformateur est-il si lev ? Le rendement est le rapport de la puissance fournie (dbite) P2 et la puissance absorbe P1

L!

P2 p1 P2 PFe PCu

Plus les pertes fer et cuivre sont faibles meilleures est le L

9) Pourquoi la plaque signaltique des transformateurs indique-t-elle la puissance apparente S et non la puissance active P de lappareil ? La puissance dun transformateur est toujours donne en VA car en ne sait pas le genre de charge (rsistive, capacitive ou inductive) que lon raccorde au secondaire. 10) Un transformateur 230V/36V dont le rendement est de 0.88 dbite une puissance maximum de 320 W au secondaire dans un rcepteur dont le facteur de puissance vaut 0.65. Calculer le diamtre du fil utilis pour le bobinage primaire sachant que la densit de courant admissible est de 2.5A/mm2. U1 = 230V U2 = 36V L = 0.88 P2= 320W J = 2.5/mm2 Cos N = 0.65

S2 ! S1 !

P2 320 ! ! 492.307VA CosN 0.65 S2 ! 559.44VA L

I2 !

S2 ! 13,67A U2 S1 ! 2.4323A U1

I1 ! 2.5 ! 1.04 mm2 2.4

Section du fil primaire =

11) Un transformateur 230V/48V de 1300 VA dbite sa puissance maximale au secondaire dans un rcepteur dont le facteur de puissance vaut 0,68. Les pertes magntiques (constantes) valent 34W. La rsistance du bobinage primaire est de 1,8 celle du bobinage secondaire de 120 ;. Calculer le rendement du transformateur dans ce cas de charge. U1 = 230 V Pfe = 34w U2 = 48 V R1 = 1.8; S2 = 1300VA R2 = 0.12; Cos N = 0.68

12) Quels sont les avantages de lautotransformateur ? 1) puissance gale, un autotransformateur est plus petit que le transformateur ordinaire et il est moins cher. 2) Excellent rendement (plus de 99%).


2



13) Dans quels domaines lutilisation de lautotransformateur nest-elle pas autorise ? Aucune sparation galvanique entre le rseau primaire et le secondaire donc interdiction dutilisation pour les appareils exigeant une alimentation trs base tension de scurit TBTS 14) Un autotransformateur est prvu pour les tensions suivantes : primaire 230V, secondaire 2 sortis, 48V ou 110V. Le bobinage secondaire est prvu pour une intensit maximale de 5A. Calculer, pour la charge maximale et pour chaque tension secondaire. a. La puissance apparente b. Le courant primaire c. Le courant dans la partie commune de lenroulement. U1 = 230V U2A = 48V U2B = 110V I2MAX = 5A

a)S 2A ! U 2A I2MAX ! 48 5 ! 240VA

S2B ! U 2B I2MAX ! 110 5 ! 550VA

b)I1 !

S 2A 240 ! ! 1.043A U1 230

I1 !

c)Icom ! I2 max

I1 ! 5A 1.043A ! 3.957A

S2B 550 ! ! 2.39A U1 230Icom ! I2 max I1 ! 5A 2.39A ! 2.61A

15) Quelle proprit particulire cherche-t-on obtenir dans un transformateur fuites magntiques ?. Dans un transformateur fuites magntiques, on augmente intentionnellement les fuites magntiques au moyen dun shunt magntique fixe ou rglable. 16) Citer trois utilisations des transformateurs fuites magntiques ? 1) Soudure 2) Sonnerie 3) Lampes dcharges 4) Allumage pour brleur mazout ou gaz 17) Dans quel cas utilise-t-on un TI ? La mesure directe de grandes intensits nest pas pratique car elle exige des appareils trop volumineux. Pour brancher des appareils ordinaires (ampremtres, wattmtres, compteurs, relais, etc.) on utilise un transformateur dintensit. 18) Quelle prcaution doit-on prendre lors de lutilisation dun TI ? En service, le circuit secondaire doit toujours tre ferm afin que les ampres-tours primaires soient compenss par les ampres-tours du secondaire. Si le circuit secondaire est ouvert, linduction dans le tore augmente et provoque des pertes dans le fer qui chauffent le transformateur.De plus, si lon ouvre le circuit secondaire et que le I1 nest pas nul, la tension induite au secondaire peut-tre trs lev. 19) Pour quelle intensit normalise le bobinage secondaire des TI est-il dimensionn. ? 5A 20) Pour quelle tension normalise le bobinage secondaire des TP est-il dimensionn ? 100V


3



21) Un transformateur triphas de 115 kVA possde les caractristiques suivantes : a. Primaire 6kV entre phases, 3 bobines de 2300 spires, couples en toile. b. Secondaire avec e bobines de 265 spires, couples en triangle. Calculer 1) La tension denroulement au primaire 2) La tension denroulement au secondaire. 3) La tension-rseau au secondaire 4) Les courants de ligne au primaire et au secondaire 5) Les courants denroulement au primaire et au secondaire. S2 =115 kVA U1 = 6000V N2 = 265 Triangle N1 = 2300 Etoile

1)U ph1 ! 3 U b1 U b1 ! 2)U b 2 !

U ph1 3

! 3464.10V

U b1 N 2 3464.1 265 ! ! 399.12V 2300 N1

3)U ph 2 ! U b 2 ! 399.12V 4)S 2 ! 3 U b 2 Ib 2 Ib 2 ! N1 Ib 2 N I ! Ib1 ! 2 b 2 ! N 2 Ib1 N1 S2 ! 11.06A I ph 2 ! Ib 2 3 U b 2


4

Documents

Cahier Electro Chapitre 14