Essai en court circuit

|EXercices de physique appliquée sur les Transformateurs | |tge |
Exercice 1 +corrigé : Etude d'une bobine (Primaire de transformateur à
vide )
Le circuit magnétique (CM) de transformateur de 30cm de long , de section
de fer s=4 cm2 comporte 1000 spires au primaire .Il est alimenté par le
réseau 220V 50Hz . Le circuit magnétique est que b=1,2510-3 H .
1. Que peut on dire du circuit magnétique et de sa perméabilité relative
(µr). Déterminer µr .
2. Déterminer E1 , Bmax , B , ((flux dans le CM) et ?t dans la bobine ,
H (excitation magnétique ) .
3. Ecrire le théorème d'ampère et en déduire I . Calculer l'inductance
de la bobine de 2 façons. 1. Le circuit magnétique est non saturé car B est proportionnel à H :
B=or H =1,2510-3 H ( µr = 995
2. e1= -u1 (valeurs instantanées ) ( E1= U1(valeurs effiaces ) =220 V
U1= 4,44 N BMaxS f ( BMax= 2.47 T ( B=BMax/(2 =1.75T
=BS = 0.7mWb t=N= NBS =0.7Wb H = B/or
=1400A/m
3. H l =NI( I= H l/ N=0.42A Par définition L= t/I=1,67H
En alternaif sinusoïdal U=L(I ( L= U/(I= 1,67H
Exercice 2 +corrigé : Soit un transformateur parfait 380V/220 V 50 Hz de
puissance apparente nominale S=2 kVA
1. Calculer les courants nominaux I1N , I2N et le rapport de
transformation m .
2. La charge inductive est constituée d'une résistance R=20 ( en série
avec une inductance L=50mH . Calculer l'impédance de la charge et son
facteur de puissance . En déduire les courants du transformateur et la
puissance active fournie . 1. SN= U1NI1N=U2NI2N [pic](I1N=2000/380=5,25A et I2N =2000/220=9,09A
m= U2/U1= 220/380 = 0,577
2. Zc=R+jL(=20+j15.9=[25,6 ;38,5 ] ( fp=cos ? = 0.783
I2=U2/zc=8,59A I1=mI2 =4,96 A P2=U2I2cos (2=
1480w Exercice 3 : Un transformateur monophasé 380 V/24 V, 50 Hz de 1kVA alimente
une charge purement résistive.
1. Quelle est l'intensité nominale du courant au secondaire ?
2. Quelle est la tension secondaire à vide sachant que la chute de
tension relative est de 6% ?
3. Calculer le rapport de transformation ?
Exercice 4 : un transformateur monophasé 380 V/24 V, 50 Hz a une
puissance apparente nominale SN=500VA. Il possède N1=1200 spires au
primaire , le circuit magnétique a une longueur de 20cm et une section de
10cm2.
1. Etude à vide : I1v = 0,1A et U2v=24V .
1.1. Calculer le champ magnétique efficace , le flux efficace dans le
circuit magnétique ( et celui dans la bobine primaire (t1 .
Déterminer l'inductance de la bobine primaire .
1.2 - Déterminer le rapport de transformation m et le nombre de
spires secondaire N2 .
2 - Etude en charge du transformateur parfait .
2.1. Calculer les courants nominaux .
2.2. Le transformateur alimente une charge inductive d'impédance Z=2 (
et de facteur de puissance 0,8 . Calculer les courants
secondaire , primaire , les puissances actives et le rendement
.
2.3. Donner le schéma équivalent du transformateur parfait et placer
sur un diagramme les différentes grandeurs électriques et
magnétiques ((, E1, E2 , U1 , U2 , I1 , I2 ).Que peut on dire
des facteurs de puissance primaire et secondaire .
Exercice 5 : etude du transformateur : 400/240v 50hz 2000va
1. Que représente les grandeurs ci dessus. En déduire I1N et I2N .
2. Le transformateur supposé parfait alimente une charge de résistance
R=25 ( en série avec une inductance L =50mH . Calculer l'impédance
de la charge et son facteur de puissance . En déduire les courants
primaire et secondaire du transformateur et la puissance active
fournie à la charge .
3. Essai à vide : Donner le schéma du montage pratique et préciser le
calibre des appareils utilisés pour relever les courbes ci-
dessous : U2V et P1V en fonction de U1 :
Tracer et interpréter ces courbes. Etablir la relation entre u2v et
U1 et en déduire m .
Déterminer P1v pour U1n .Que peut on en déduire ?
[pic]
4. Essai en court circuit : Quel est le rôle de cet essai ? Dans quelles
conditions réalise t on cet essai?
Exercice 6 : On veut déterminer le rendement d'un transformateur monophasé
par la méthode des pertes séparées. Pour cela, trois essais sont
réalisés.
Essai à vide : U10 = 220 V, U20 = 125 V, I10 = O,5 A, P10 = 75 W.
Essai en court-circuit : U 1cc = 20 V, I2cc= 10 A, P1cc= 110 W.
Essai avec une charge résistive pour un fonctionnement nominal :U1 = 220
V, U2 = 120 V, I2= 10 A.
1. Calculer le rapport de transformation du transformateur.
2. Quel est le facteur de puissance à vide ?
3. Déterminer :
3.1. les pertes dans le fer
3.2. les pertes par effet Joule pour le fonctionnement nominal.
4. Calculer le rendement du transformateur pour le fonctionnement
nominal. Exercice 7 : On étudie en salle d'essais un transformateur monophasé
380V/220V ; 2kVA .
- Essai à vide sous U1n=380V on relève :U2v=250V P1v=60W I1v=0,5A .
- Essai en courant continu: U1=7V pour I1=5A et U2=6.4V pour I2=8A .
- Essai en court circuit sous U1cc=34V on relève P1cc=90W I2cc=8A .
- Essai en charge sous U1n=380 V : U2=230V pour I2=8A cos (2=0.8 AR
(i2 en retard sur u2)
1. Déterminer les courants nominaux primaire I1n et secondaire I2n.
2. Essai à vide: Déterminer le rapport de transformation .
2.1. Donner le schéma du montage , le calibre et le type des appareils
utilisés.
2.2..Que peut-on déduire de cet essai?
3. Essai en court circuit : Que peut-on déduire de cet essai? Justifier .
Déterminer Rs et Xs .
4. Essai en courant continu : retrouver rs à partir de cet essai en
courant continu .
5. Essai en charge: I2=8A cos (2=0.8
5.1. Donner le schéma équivalent du transformateur au secondaire .
Placer les tensions et courant . donner l'équation de la maille de
sortie .
5.2. Calculer la chute de tension absolue à partir des mesures .
Retrouver la chute de tension à partir de la formule approchée
(?U2=RsI2cos(2 + XsI2sin (2) . Tracer le diagramme vectoriel et en
déduire U2 (Echelle 10V/cm) . En déduire ?U2 .
5.3. Calculer le rendement du transformateur et le facteur de
puissance primaire . Exercice 8 : Sur la plaque signalétique d'un transformateur monophasé on
relève : 5kV / 400 V, 50 Hz et S = 20 kVA On réalise les essais suivants
- Essai à vide sous U1n=5kV on relève :U2v=400V P1v = 500 W et
I1v=0,50A.
- Essai en court circuit sous U1cc = 280 V on relève P1cc = 500 W et
I2cc= 50A | |[pic] |
|1. Quelles sont les valeurs efficaces des courants nominaux | |
|I1N et I2N . | |
|2. Déterminer le rapport de transformation m . | |
|3. Soit le schéma équivalent ci contre du transformateur vu | |
|du secondaire . Que représente U2v, Rs et Xs=lsw . Calculer| |
|Rs et Xs. | |
|4. Placer sur le schéma équivalent ci contre les différentes| |
|tensions et courant . Ecrire l'équation de la maille de | |
|sortie . | |
5. Essai en charge : On prendra Rs=0.2? , Xs=0.4? , U2=380V, I2=50A
et cos?2=0.8
5.1. Déterminer graphiquement la tension U2V .(On précisera les
différentes tensions de l'équation de la question 1.4 et on
prendra une échelle de 20V/cm) .
5.2. Calculer U2V en utilisant la relation approchée (U2=RsI2cos
(2+XsI2sin (2
5.3. Donner la relation littérale du rendement ,justifier les
différents termes et calculer ce rendement . Exercice 9 : Sur la plaque signalétique d'un transformateur monophasé on
relève 380V/220V ; 2 kVA . On réalise les essai suivant
- Essai à vide sous U1n=380V on relève :U2v=240V P1v=60 W I1v=0,5A .
- Essai en courant continu :au primaire U1=4,5V pour I1=3A et au
secondaire U2=4,8V pour I2=6A .
- Essai en court circuit sous U1cc=34V on relève P1cc=90 W I2cc=8A .
- Essai en charge sous U1n=380 V on relève U2 pour différentes valeurs
de I2 avec cos(2=0.8 AR (i2 en retard sur u2)
|I2(A) |0 |2 |4 |6 |8 |10 |
|U2(V) |240 |235 |230 |225 |220 |215 |
1. Caractéristiques:
1.1. A quoi correspondent les indications de la plaque signalétique?
1.2. Calculer les courants nominaux du transformateur et le rapport
de transformation .
2. Essai en courant continu :
2.1. Donner le schéma du montage ,le calibre et le type des appareils
utilisés pour le primaire .
2.2. Quel est le rôle de cet essai (justifier) .Que peut-on en
déduire ?
3. Essai à vide :
3.1. Donner le schéma du montage ,le calibre et le type des appareils
utilisés .
3.2. Calculer les pertes joules à vide . En déduire le rôle de
l'essai à vide .A quoi correspond P1v?
4. Essai en court-circuit:
4.1. Donner le schéma du montage ,le calibre et le type des appareils
utilisés .
4.2. Calculer les pertes fer dans l'essai en court circuit sachant
qu'elles sont proportionnelles au carré de la tension . En déduire
le rôle de l'essai en court circuit . A quoi correspond P1cc?
4.3. Calculer la rési