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Compte rendu : Electrotechnique
Réalisé par : AMIRI Abderrazak ELHADIRI Yassine HOUSNI Mohamed TOUMIRET Hatim
Etude d’un transformateur monophasé Etude d’un système triphasé
Encadré par : Mr KHEDDIOUI
2009/2010
Introduction
Pour comprendre les concepts théoriques en électrotechnique, et pour acquérir certaines connaissances et vérifié les lois théorique par la pratique expérimentales, on a réalisé plusieurs manipulation à savoir :
- Etude de transformateur monophasé : en réalisant les 3 essais (à vide, en charge, en court-circuit) - Etude de système triphasé
Etude d’un transformateur monophasé But : Les essais pratiqués sur le transformateur monophasé permettent de déterminer ses états de fonctionnement, et de dégager les caractéristiques et les paramètres qui interviennent lors de l’étude d’un transformateur de forte et de moyenne puissance. A : Manipulation 1 : Etude de transformateur à vide Il s’agit d’étudier sous différentes tensions primaires le comportement du transformateur lorsque celui-ci n’est pas chargé. L’autotransformateur incorporé à la table, dont le principe sera expliqué ultérieurement, permet d’obtenir une tension sinusoïdale de valeur efficace variable à partir d’une tension sinusoïdale de valeur efficace donnée. Les caractéristiques de transformateur sont : Primaire : 380 V
Secondaire : 220 V – 6,3 A
Fréquence 50 – 60 Hz
S = 1500 VA
a) Transformateur étudié Autotransformateur
A
W V
V
U10
Montage du transformateur à vide b) Tableau de mesure de U10, U20, I10, P10 et le calcul de Pj0 : U10
U20
I10 (mA)
P10
Pj0 = R1.I10²
0 50
0 26
0 42
0 1
100
60
64
4
150
90
81
8
200
114
99
12
0 0.001587 6 0.003686 4 0.005904 9 0.008820
U20
250
150
144
18
300
170
198
21
350 380
200 220
340 460
33 40
9 0.018662 4 0.035283 6 0.10404 0.19044
D’après le tableau, on constate que Pj0 << P10, donc les pertes par effet de joule à vide sont très négligeable devant P10. c)
U20=f(U10) 250 200 150 U20 (V) 100 50 0 0
50
100
150
200
250
300
U10 (V)
Calcul de rapport de transformation m : U 202−U 201 150−100 = =0,625 U 102−U 102 250−170 Tableau de calcule de Pf : Perte fer U10 (V) 0 50
P10 (W) 0 1
100
4
150
8
200
12
250
18
Pj0 (W)
Pf (W)
0 0.001587 6 0.003686 4 0.005904 9 0.008820 9 0.018662
0 0.998412 4 3.996313 6 7.994095 1 11.99117 91 17.98133
350
400
300
21
350 380
33 40
4 0.035283 6 0.10404 0.19044
76 20.96471 64 32.89596 39.80956
Pf=f(U10) 50 40 30 Perte fer (W) 20 10 0 0
50
100
150
200
250
300
350
400
U10 (V)
On sait que les pertes fer et proportionnelles au carré de la tension primaire appliquée : Pf=k.U1² Et d’après la courbe, on a la fonction des pertes et parabolique donc les pertes fer croissent plus vite que la tension. d) On a
P10 = I10.U10.cos(ρ10) cos(ρ10)=P10/(I10.U10) ρ10 = 76.7 °
B : Manipulation 2 : Etude de transformateur en charge résistive Cette étude est destinée à montrer les différences qui existent entre le transformateur réel et le modèle, étudié en cours, du transformateur idéal. U1n = 380 V
a) Autotransformat
Transformateur
A
A
W V
V
Montage de transformateur en charge résistive
Rhéostat de charge cos(ρ)=1
b) Tableau de mesure : I2 (A)
U2 (V)
P (W)
I1 (A)
r=
U2 U1n
r '=
I1 I2
P2 (W)
Rendemen t%
1092.0 0 903.00 840.00 720.80 645.00 516.00 430.00 344.00 0.00
65.00
5.20
210.00
1680.00
5.00
0.55
0.96
4.30 4.00 3.40 3.00 2.40 2.00 1.60 0.00
210.00 210.00 212.00 215.00 215.00 215.00 215.00 220.00
1400.00 1240.00 1080.00 900.00 740.00 560.00 480.00 0.00
4.00 3.30 3.00 2.60 2.00 0.80 0.40 0.00
0.55 0.55 0.56 0.57 0.57 0.57 0.57 0.58
0.93 0.83 0.88 0.87 0.83 0.40 0.25 -
64.50 67.74 66.74 71.67 69.73 76.79 71.67 -
c) Les graphes :
U2=f(I2) 222.00 220.00 218.00 216.00 214.00 212.00 210.00 208.00 206.00 204.00 0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
Dans cette courbe, on remarque qu’il y a une chute de tension dû à l’augmentation de la charge.
P2=f(I2) 1200.00 1000.00 800.00 600.00 400.00 200.00 0.00 0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
La puissance est proportionnelle au courant.
5.00
6.00
P1=f(I2) 1800.00 1600.00 1400.00 1200.00 1000.00 800.00 600.00 400.00 200.00 0.00 0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
5.00
6.00
La puissance est proportionnelle au courant.
r=f(I2) 0.70 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00 0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
Le rapport de transformateur est presque constant.
r'=f(I2) 1.20 1.00 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00 0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
r’ est entre 0,8 et 0,9 : donc r’ est presque constant
Rendement=f(I2) 90.00 80.00 70.00 60.00 50.00 40.00 30.00 20.00 10.00 0.00 0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
Le rendement du transformateur est entre 65% et 71. C : Manipulation 3 : Etude de transformateur en court-circuit sous tension réduite Cet essai doit être réalisé avec prudence : un court circuit sous une tension proche du nominal amènerait le transformateur à être parcouru par des courants très supérieurs aux nominaux tant au niveau du primaire que du secondaire, la conséquence, si les disjoncteurs et les fusibles ne sont pas rapides, serait alors la destruction du transformateur et des appareils de mesure.
Transformateur étudié
A
Autotransformateur
W V
A
Montage de transformateur en court-circuit b) Tableau de mesure I1cc (A) 4.2
U1cc (V) 12.6
P1cc (W) 55
c) On a : P1CC = Pfer + Pjoule Pjoule = r1.I1CC²+r2.I2CC² = 0.9*4.2 + 0.7*6.3² = 43.6 W Pfer= P1CC - Pjoule = 11.3 W Pfer << P1CC ; donc les pertes fer sont négligeables devant P1CC.
La puissance mesurées dans cet essai correspond au perte joule P1CC = r1.I1CC²+r2.I2CC² = 55 W Détermination de Rs : Rs=
P1 cc 55 = =1.38 Ω I 2cc ² 6.3² Rs = r2 + m².r1 = 0.7 + 0.62² . 0.9 = 1.04
Détermination de Zs : Zs=
m∗U 1 cc m²∗U 1 cc 0.62²∗12.6 = = =1.15Ω I 2 cc ² I 2 cc ² 4.2
Détermination de Xs : On a :
Zs=√ Xs ²+ Rs ²
Ω
Donc :
Xs=√ Zs ²−Rs ²=√1.15²−1.04²=0.42Ω
Etude d’un système triphasé But:
Cette manipulation a pour but la détermination des grandeurs électriques, à savoir ; la tension, l’intensité du courant et la puissance pour les deux couplages :
Couplage en étoile ;
Couplage en triangle.
Le système est alimenté par un réseau triphasé possédant les caractéristiques suivantes : 220 /380v ,50Hz. A. Analyse d’un réseau triphasé :
1.
Notation
Un réseau triphasé comporte généralement 4 conducteurs : 3 conducteurs sont dits phases (de couleur rouge, marron, noir) et le 4eme est le neutre (bleu). Un réseau triphasé : est formé de 3 grandeurs alternatives sinusoïdales. Un réseau triphasé équilibré : ces 3 grandeurs doivent être de même amplitude, même fréquence et régulièrement déphasées. Un réseau triphasé équilibrer directs : les trois phases sont repérées par 1, 2,3 où A, B, C pour que les grandeurs de la seconde phase soient en retard de 2/3 par rapport à la première et l’inverse pour la grandeur de la 3eme phase. 2.
Représentation
Avec neutre.
Vi : tension simple entre la phase (i) et le
Ui : tension composée entre les phases (j) et (k). 3.
Mesure des valeurs efficaces
Tension simple V
Tension composée U
Rapport
220
380
√3
220
380
√3
220
380
√3
U V
Conclusion Le rapport entre la tension composée et la tension simple est de l’ordre de
√ 3 comme le montre les relations analytiques. B. Mesure des puissances en triphasé
1.
Mesure direct d’une puissance active
Le récepteur est constitue de trois rhéostats identiques pour avoir un réseau triphasé équilibré directs, on installe un ampèremètre, un voltmètre et un wattmètre.
1.1. Couplage en étoile
Mesure des grandeurs électriques Courant de ligne 0,34A
Tension composée 400V
1.2. Couplage en triangle :
Puissance active 140W
Mesure des grandeurs électriques Courant de ligne 10 ,5A
Tension
Puissance active 420V
280W
Conclusion
Pour le couplage en étoile la charge a consommée une puissance de l’ordre de 140W, alors que pour la charge couplée en triangle on mesure une puissance de l’ordre de 280W ; donc, dans le couplage étoile la charge consomme moins d’énergie. Le couplage étoile est le plus économique en terme d’énergie. 2.
Méthode des deux wattmètres : 2.1. montage
2.2. détermination des puissances actives et réactives
(Pour une charge constituée de trois résistances) La charge
Courant de ligne
1100Ω
Tension composée
1.65 A
380V
P13
P23
800W
800W
Détermination de P1et Q1 : On a : P1=√ 3∗I ∗U∗cos ❑
P1
−1
¿ cos
√3∗I∗U
Q 1=√ 3∗I ∗U∗sin ❑ P1
Q1
810W
41.76°
723.28VAR
Conclusion
Ces travaux pratiques d’électrotechnique s’avèrent de grandes importances, parce que nous a permis d’appliquer nos connaissances théoriques à savoir la validation les équations et des relations vues dans le cours,
et
de
se
familiariser
avec
les
appareils
(Transformateur, ampèremètre, wattmètre, voltmètre…) utilisés en laboratoire d’électrotechnique à FSTM.
