Le Transformateur BT/BT :

Anthony Morello, TS1ETA
Electrotechnique
Le Transformateur BT/BT :
1) Deux types de transformateur :
a) Le transformateur à isolement principal :
Définition : Le transformateur à isolement principal assure une isolation des
parties actives dangereuses destinées à assurer la protection principale contre
les chocs électriques.
Mode de fonctionnement du transformateur :
Un enroulement appelé primaire, et un autre appelé secondaire.
-
Un générateur variable connecté au primaire provoque un courant circulant
dans les spires de cet enroulement, ce qui crée un champ magnétique variable
dans le temps.
Ce champ magnétique, canalisé par un noyau ferromagnétique traverse
l’enroulement secondaire.
Résultat : Chaque spire de l’enroulement secondaire créé à son tour une
nouvelle tension induite et alimente tout récepteur connecté à cet
enroulement secondaire.
Schéma :
1
Anthony Morello, TS1ETA
Electrotechnique
Schéma équivalent vue du secondaire :
Domaines d’utilisation de ce récepteur :
Le transformateur à isolement principal est utilisé pour l’isolement des sites
industriels sensibles, tels que les locaux informatiques, les laboratoires de
mesures, les machines pilotées par informatique.
Le transformateur isole en filtrant les perturbations électromagnétiques.
Il est également utilisé dans l’alimentation de machines dans des pays
disposant de tensions différentes de la tension de fonctionnement des
machines.
Pour obtenir une tension simple 230V entre phase et neutre à partir d’un
réseau triphasé 400V.
Le transformateur joue le rôle d’abaisseur de tension pour arriver en-dessous
du seuil critique pour les personnes soit 50V.
Mais également dans l’adaptation en tension pour optimiser les performances
de certains appareilles (lampes halogènes TBT 12V par exemple).
b) Le transformateur à isolement double :
Définition : Il garantit une isolation principale, et une isolation
supplémentaire. Il certifie une sécurité du plus haut niveau en protègeant les
personnes contre les contacts indirects.
1) Mode de fonctionnement :
Le transformateur sépare circuit d’utilisation et circuit d’alimentation.
En cas de défaut aucune tension dangereuse ne peu apparaître, la continuité
de service est maintenues en évitant toute coupure d’énergie.
Il protège contre les contacts directs et indirects (TBT).
Le transformateur possède une tension qui n’excède pas 50V en courant
alternatif. La séparation du réseau d’alimentation est assurée par un
transformateur de sécurité.
2
Anthony Morello, TS1ETA
Electrotechnique
2) Domaines d’utilisation :
Exemple : Les prises de rasoirs, les alimentations des équipements de salles
de bains, éclairage de piscine, chantier de construction, toutes alimentations à
risques de défauts…
II) Bilan de puissance :
Bilan énergétique :
P
u
i
s
s
a
n
c
e
a
b
s
o
r
b
é
e
P
r
i
m
a
i
r
e
P
=
U
.
I
.
c
o
s
ϕ
1
1
1
1
P
e
r
t
e
s
j
o
u
l
e
a
u
p
r
i
m
a
i
r
e
P
J
1
C
i
r
c
u
i
t
m
a
g
n
é
t
i
q
u
e
P
e
r
t
e
s
f
e
r
r
o
m
a
g
n
é
t
i
q
u
e
s
P
f
e
r
P
u
i
s
s
a
n
c
e
u
t
i
l
e
S
e
c
o
n
d
a
i
r
e
P
=
U
.
I
.
c
o
s
ϕ
2
2
2
2
P
e
r
t
e
s
j
o
u
l
e
a
u
s
e
c
o
n
d
a
i
r
e
P
J
2
Les pertes fer sont dues à l’hystérésis du matériau ferromagnétique et aux
courants de Foucault. Les pertes fer sont proportionnelles à Bmax 2 -donc à U12- et
à la fréquence f.
Bilan des puissances :
P
1 = P
J1 +P
J2 + P
fer + P
2
1) Les pertes joules :
C’est la dissipation d’énergie sous forme de chaleur provoquée par le passage du
courant dans l’enroulement primaire et secondaire.
Formules : PJ=RI²
2) Les pertes fer sont composées de deux sortes de pertes :
a) Les pertes par hystérésis :
Elles sont dues à la magnétisation répétée des matériaux qui même une fois mis
hors tension gardent une magnétisation partielle.
Cette magnétisation est due au courant magnétisant.
b) Les pertes par courant de Foucault :
Elles sont provoquées par des courants induits passant par la tôle conductrice.
Plus la surface est grande plus les courants de Foucault sont grand.
C’est pourquoi le circuit magnétique du transformateur n’est pas taillé dans un
bloc d’acier mais réalisé par un feuilletage de tôles isolées les unes sur les
autres.
3
Anthony Morello, TS1ETA
Electrotechnique
3) Essai à vide : mesure des pertes fer
Montage :
P10
i10
W
Mesure à tension
nominale.
i2=0
u2n
u1n
220V
50H
z
A vide le circuit secondaire est ouvert : I2 = 0 ⇒ P2 = 0 et PJ2 = 0
P10 = PJ10 + Pfer.
Bilan des puissances :
Toute l’énergie absorbée au primaire est utilisée pour compenser les pertes
fer et les pertes joules au primaire.
Remarque : l’indice 0 (zéro) indique qu’il s’agit de valeurs à vide.
A vide I10 est très faible. Par conséquent PJ10 << P10.
Finalement :
essai à vide
P10 = Pfer
Rendement :
a.
Ou
η=
Putilisée
P
P2
= 2 =
Pabsorbée
P1
P2 + Pfer + PJ
η=
P1 − Pfer − PJ
P1
PJ = PJ1 + PJ 2
Le rendement varie en fonction des conditions d’utilisation du transformateur.
Le meilleur rendement s’obtiendra pour les grandeurs d’utilisation nominales
indiquées sur la plaque signalétique du transformateur.
4
Anthony Morello, TS1ETA
Electrotechnique
Les bons transformateurs de fortes puissances peuvent atteindre un rendement
de 98%.
III) Les sites références :
http://sitelec.org/legrand/cahiertech13pdf
http://scribd.com
http://physique-appliquee.net
5