Transformateur : rapport de transformation et rendement

Terminale Technologique · Physique-Chimie Terminale Technologique

À retenir

• Rapport de transformation : m = U_20U_1 = N_2/N_1 I_1/I_2 (en charge). • Pertes fer : constantes, mesurées à vide (P_10 = P_fer). • Pertes joule : proportionnelles au carré du courant (P_1cc = P_J I_2^2). • Rendement : = P_2P_2 + P_fer + P_J. • Rendement maximal lorsque P_J = P_fer.

Le cours

1. Principe et rapport de transformation Un transformateur est une machine statique constituée d'un circuit magnétique feuilleté fermé et de deux enroulements couplés : le primaire (N_1 spires) et le secondaire (N_2 spires). Le rapport de transformation m à vide s'écrit : m = U_20U_1 = N_2/N_1 I_1/I_2 • Si m > 1 : transformateur élévateur de tension (le courant diminue au secondaire). • Si m abaisseur de tension (le courant augmente au secondaire). 2. Bilan de puissance et pertes du transformateur Le rendement est déterminé par la méthode des pertes séparées : = P_2/P_1 = P_2P_2 + P_fer + P_joule • Pertes fer P_fer (magnétiques) : hystérésis et courants de Foucault dans les tôles, mesurées lors de l'essai à vide (P_fer P_10, indépendantes de la charge). • Pertes joule P_joule (cuivre) : échauffement des enroulements, mesurées lors de l'essai en court-circuit (P_J I_2^2). 3. Rendement optimal Le rendement d'un transformateur industriel est particulièrement élevé (> 95\ \%, souvent > 98\ \% pour les puissances de distribution). Le rendement maximal est atteint pour la charge où les pertes joule égalent exactement les pertes fer : P_joule = P_fer.

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