Compte Rendu ME [PDF]

Zitiervorschau

Ecole Nationale Polytechnique Département d’Electrotechnique

Machines Electriques I Compte-rendu des Travaux Pratiques sur les Transformateurs

Réalisé par : - NIAL Abdelhadi - OUSSEDIK Nassila - SELLAH Roza - ZANOUN Meriem

Année 2018/2019

TP N° 01  : Essais à puissance réduite :

But du TP  : Le but de ce TP est d’obtenir les paramètres du circuit électrique équivalent du transformateur monophasé étudié. Ces paramètres servent à prédéterminer les caractéristiques en charge du transformateur en charge.

Introduction  : Les essais à puissance réduite sont des essais qui ne nécessitent comme énergie que l’énergie nécessaire à la compensation des pertes au niveau du transformateur. De ce fait, ce sont des essais que nous effectuons principalement pour prédéterminer les caractéristiques des machines électriques dont la puissance est très importante et ce par économie d’énergie et de matériel utilisé. Nous avons recours aux essais à puissance réduite notamment dans les usines de construction de machines électriques en prédéterminant ses caractéristiques via des expérimentations à vide, en court-circuit et via une mesure de la résistance des enroulements. 1) Mesure des résistances des enroulements : Afin de connaître les résistances des enroulements primaire et secondaire du transformateur monophasé étudié, nous devons alimenter le transformateur sous une tension continue dans le but di

d’éliminer la partie inductive (l dt =0) et d’obtenir la loi d’Ohm :

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U = R.I Néanmoins, la résistance des enroulements étant très faible, nous ne pouvons pas alimenter notre transformateur de manière directe, il va donc falloir diminuer l’intensité du courant qui circulera. Pour ce faire, nous proposons l’ajout d’une résistance en série avec le transformateur pour ne pas griller les enroulements du transformateur. Suite à ça, nous allons mesurer, par la méthode volt-ampéremétrique avec un montage aval, la résistance des enroulements au primaire et au secondaire. 2) Essai à vide : L’essai à vide est un essai que l’on réalise après avoir mesuré la résistance de l’enroulement primaire. Cet essai a pour but de déterminer les paramètres de la branche de magnétisation du schéma électrique du transformateur, c’est-à-dire la résistance équivalente aux pertes fer (Rfer) ainsi que la réactance de magnétisation (Xm). Nous allons donc, via cet essai, déterminer le rapport de transformation du transformateur et les pertes ferromagnétiques de ce dernier. L’obtention des paramètres recherchés repose sur l’exploitation de la plaque signalétique du transformateur et sur diverses relations, à savoir :

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3) Essai en court-circuit : L’essai en court-circuit vise à déterminer les paramètres du triangle de Kapp. Nous allons donc court-circuiter le secondaire du transformateur avec un ampèremètre en s’assurant que V2cc = 0 Cet essai est réalisé sous l’hypothèse de Kapp, c’est-à-dire que le transformateur est supposé parfait en terme de courants (mais pas en terme de tensions) et que l’amplitude du courant primaire est égale à l’amplitude du courant nominal. La puissance nécessaire à l’essai n’est donc rien d’autre que la puissance nécessaire à la compensation des pertes Joule. Les relations sur lesquelles nous nous reposons pour effectuer nos calculs sont les suivantes :

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Manipulations  : 1) Résistances des enroulements  : Pour améliorer la précision de la mesure des résistances, nous allons effectuer deux mesurer et calculer la moyenne pour se rapprocher le plus possible de la valeur exacte de la résistance : Essai 1er essai

2ème essai

Grandeur

Primaire

Secondaire

U (V)

3.4

1.13

I (A)

6

4.5

R1 (Ω)

0.56

0.25

U (V)

4.5

1.8

I (A)

7.6

8

R2 (Ω)

0.59

0.225

Pour calculer la résistance de l’enroulement primaire nous allons calculer : r1 =

R 1( primaire )+ R 2( primaire) 2

 r1 = 0.576 Ω

Pour calculer la résistance de l’enroulement primaire nous allons calculer : r2 =

2) avec

R 1(secondaire )+ R 2( secondaire) 2

 r2 = 0.2345 Ω

Essai à vide  : L’essai à vide est effectué le montage suivant :

 

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La plaque signalétique du transformateur nous donne : S=2kVA I2N=18A

V1=220V

V2=110V

f=50Hz

I1N=9A

A l’issue de l’essai effectué, on obtient les valeurs suivantes : V10 = 220 V

I10 = 0.43 A

Rfer = 3457.14 Ω

P10 = 14 W

Q1V = 93.55 Var

V20 = 104 V

Xm = 517.32 Ω

Calcul du rapport de transformation : m = 0.47 Le pourcentage du courant primaire par rapport au courant nominal est le suivant : I1(%) = (0.43x100)/9 = 4.7% Remarque : I1(%) < 5% donc nos mesures sont plus ou moins conformes à la réalité malgré les erreurs dues à la manipulation. Les pertes Joule à vide : PJ = r1.I102 = 0.1 W Le pourcentage par rapport aux pertes à vide : P(%) = (0.1x100)/14 = 0.7% Remarque : Le fait que le pourcentage des pertes Joule par rapport aux pertes à vide soit très petit explique qu’on suppose que les pertes à vide soient presque égales aux pertes fer.

3) Essai en court-circuit  : Le montage effectué en court-circuit est le suivant :

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Les mesures effectuées nous donnent les résultats suivants : V1CC = 17.5 V

P1CC = 50 W

I1CC = 9.3 A

I2CC = 18 A

1. Calcul de m : m=0.51 Remarque : le rapport de transformation calculé à vide et celui calculé en court-circuit sont les mêmes avec une erreur de 0.04 due aux erreurs de manipulation (lecture, instrumentale, de consommation ainsi que la propagation des erreurs suite aux calculs). 2. Le triangle de Kapp : cos φ1CC

0.30

sin φ1CC

0.95

φ1CC (°)

72.4

R 2=

P1 CC I

2 2 CC

(Ω)

0.15

R2=r 2+ m2 ×r 1 (Ω)

0.384

Q1CC (Var)

154.61

X2 (Ω)

0.47

Z2 (Ω)

0.49

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4. Les grandeurs réduites : V 1CC

V1CC(%)= V x100 = 7.95% 1N

R2%=

R2× I 2 N ×100 = V 2v

2.45%

X 2 %=

X 2 × I2 N × 100= V2v

7.69%

4) Exploitation des essais à puissance réduite  : Le schéma équivalent du transformateur étudié est le suivant :

5) Commentaires et conclusions  : - L’essai à vide permet de déterminer les pertes ferromagnétiques via la détermination des paramètres de la branche de magnétisation et le rapport de transformation défini à vide.

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- L’essai en court-circuit permet de déterminer les paramètres du triangle de Kapp. -

on remarque que Rfer et Xm sont très grandes. Il en découle donc la vérification de l’hypothèse de Kapp, c’est-à-dire que nous pour pouvons négliger le courant à vire pour l'essai en charge.

- Le transformateur est une machine électrique de rendement très important, car il ne subit pas de pertes mécaniques. - Le transformateur étudié est un transformateur abaisseur puisque m