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Autres caractéristiques et symboles

Formes des noyaux, bilan

Transfo classique torique et semi-torique
A droite un transfo classique fait de E et de INotez une symétrie de 2 demis circuit magnétiques. Les bobines sont enroulées concentriquement, ou encore : l'une sous l'autre.
E et I transfo
.
Au centre un torique : le noyau est un ruban fin enroulé en spirale.
A gauche un semi-toriquePlus facile à fabriquer, c'est celui que nous utilisons en début de vidéo
Transfo pédagogique semi torique
, compromis moins retenu.

Avantages du torique :
  • Très faibles pertes ferLe transfo converti le courant alternatif en champ magnétique alternatif coté primaire et refait l'inverse coté secondaire. les imperfections du noyau magnétique créent des pertes de quelques %... (50% de pertes en moins) !
  • Très faible rayonnementLe champ magnétique circule mal 'à angle droit' dans les transfos classiques. Avec le torique, plus d'angle, de plus le fer est inaccessible et le rayonnement minimal.
  • A puissance égale : plus léger et moins encombrant
  • Désormais plus économique jusqu'à quelques centaines de Watts

Inconvénients du torique :
  • Plus complexe à fabriquer
  • Encore peu disponible en forte puissance (> quelques kW)

Sec ou à huile ?

Prenez l'exemple d'un moteur à explosion :

Avantages du sec :
  • Le refroidissement par air est plus simple
  • Il présente moins de risque de pollution due au liquide de refroidissement
    Dans le cas des transformateurs il convient d'installer un bac de rétention
  • Pas de risque d'explosion et peu de risque d’incendie
    Les modèles à huile, inflammable, requièrent un contrôle de température...
Inconvénients du sec :
  • Plus onéreux
  • Généralement moins compact




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Ferrites de transformateur et bobine

Ferrites de transfo et bobines
De gauche à droite : plaque E et IE et I petit transformateur, tore au centre et noyaux à poudre de fer HFHaute Fréquence, résistance supérieure, moins d'intensité pour les courants de Foucault à droite.
Noyau plaques E et I de transfo
Cliquez pour relancer

L'animation représente la méthode utilisée pour réaliser un transformateur classique constitué de E et de I. Notez que les bobines sont disposées avant l'empilage des plaques de métal (contrairement à l'animation dans un souci de clarté).

Matériaux

Si le Mu-métalLe Mu-métal, Mumétal, est un alliage considéré comme le meilleur 'conducteur' magnétique, offrant la plus grande perméabilité, très utilisé comme écran de blindage contre les rayonnements électromagnétiques est la matériaux le plus perméable, on utilise du fer moins onéreux pour les bobines. Dès que l'usage est en courant alternatif (transfos...) on veillera à ne pas utiliser un noyau plein mais feuilleté, comme les fameux E et IE et I petit transformateur afin de limiter les 'courants de FoucaultToute variation de flux due soit à un déplacement mécanique, ou à une variation électrique (courant alternatif), induit à son tour un courant dans une masse métallique comme ici notre noyau.
Ce noyau agissant comme un secondaire à spire unique et en cct...
'.
Pour limiter leur intensité, I = ELa tension induite E par la variation de flux
E = - ( ΔΦ / Δt )
/ R, on augmente la résistance R du noyau magnétique en prenant des plaques dont le traitement de surface augmente la résistance entre les plaques en contact.
En HFEn Haute Fréquence Δt diminue faisant augmenter E :
E = - ( ΔΦ / Δt ) et donc I (I = E / R), d'où le besoin d'augmenter R !
, on choisira des aglomérats de poudre de fer pour augmenter la résistance électrique du noyau.

Voir des applications des courants de Foucault




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Pertes et mesures

Transformateur 20 kV triphasé
La puissance d'un transformateur s'exprime en VA (Volts × Ampères) car il agit comme un 'générateur' qui fournit S : la puissance apparente S = U × I. La puissance réelle en W sera fonction du cosinus φ du récepteur connecté.
Les pertes sont toujours très faibles et se résument principalement à :
  • Les pertes ferLe transfo converti le courant alternatif en champ magnétique alternatif coté primaire et refait l'inverse coté secondaire. Les imperfections du noyau magnétique créent des pertes de quelques %... se mesurent à videSi le transfo était parfait, 100% de rendement, la consommation à vide serait de 0. La mesure de U et I à vide précise ces pertes. Notez que le cosinus φ à vide étant proche de 0, la mesure au Wattmètre serait proche de 0
  • PJ, les pertes JouleDues à la résistance des enroulements primaire(s) et secondaire(s).
    Pertes J primaire + Pertes J secondaire :
    PJ totales = (Rp × Ip²) au primaire + (Rs × Is²) au secondaire !
    = (Rp × Ip²) + (Rs × Is²)
    (p = primaire ; s = secondaire)
Pour estimer les pertes Joule d'un transfo, on l'alimente avec son UccAlors que le primaire (les pour du triphasé) est alimenté avec par exemple 14 V (6% de U en 230 V), le secondaire est mis en court-circuit. Ainsi, les intensités sont identiques à l'usage en puissance nominale (et pas maximale, on le verra) et la puissance mesurée (ici sous 14 V) correspond aux pertes Joule à P nominal (≃6% de U nominal) fourni par le fabriquant.

Enfin le choix des protections, s'il est fait via le test précédent pour déterminer le calibre nominal, il requière un test en court-circuit à tension nominale pour déterminer le PdC, pouvoir de coupureUn transformateur encaisse un cct complet, à condition qu'il soit bref et que le transfo ne soit pas déjà à haute température. La mesure d'intensité en court circuit tant coté primaire que secondaire permet de relever les valeurs requises en pouvoir de coupure des disjoncteurs ou fusibles. Notre cours sur les protections le détaille, il est lié en fin du présent, cliquez sur choix des protections ci-dessus.
Ce test, effectué par le fabriquant, indique l'intensité maximaleIl s'agit de l'intensité maximale qui est au moins 6 fois supérieure à la nominale. Elle intervient qu'en cas de court-circuit et très brièvement à mise sous tension (comme le moteur asynchrone), permet de garantir que les protections ne seront pas détruites lors de leur ouverture !

Résumé gestion des protections en sortie transfo :
TGBT en pdf.




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Symboles de transformateurs

Symboles de transformateursTransformateur (Isolation galvanique entre primaire et secondaire)

Transformateur triphasé (Triangle / étoile)

Auto-transformateur variable (Pas d'isolation galvanique, sortie de 0 à U)

Transformateur à secondaire variable

Transformateur à isolation galvanique renforcé

Transformateur à isolation galvanique renforcée de sécurité (Us < 50 V : TBTTrès Basse Tension)

Transformateur d'intensité (De 'courant', mesure type pince ampèremétrique)

Exemple de schéma de distributionSchéma distribution transformateurs en usine.




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Mise en série et parallèle...


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12345C

Crée le 19 / 03 / 2017, der. màj le 01 / 07 / 2018 par : Guillaume (Guillaume DUPAS)
Contributeur Guillaume DUPAS Gu5835e07c1389f
Cours vu 11034 fois
Difficulté : ★★★☆☆
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