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1BEE2 – N. Burais - Electromagnétisme et Applications – 2010/11 Conversion électrique-électrique : le transformateur • But du transformateur : – Transporter l’énergie électrique avec un minimum de pertes – Elever ou abaisser la tension – Isoler • Structure de base : Bobinage primaire Circuit Magnétique feuilleté Bobinage secondaire Flux magnétique N1 spires N2 spires 2BEE2 – N. Burais - Electromagnétisme et Applications – 2010/11 Transformateurs: du micro.. au giga ! triphasé 500 MVA 10 m < mm 3 Rôle du circuit magnétique Influence de la perméabilité µr • Illustration : simulation 2D avec un seul bobinage BEE2 – N. Burais - Electromagnétisme et Applications – 2010/11 Bobine seule µr = 5 µr = 10 µr = 20 µr = 100 µr = 100 avec représentation d’un nombre plus élevé de lignes 4 Structures de transformateurs BEE2 – N. Burais - Electromagnétisme et Applications – 2010/11 Circuit magnétique feuilleté constitué d’empilage de tôles ferromagnétiques Type colonne Type cuirassé 5BEE2 – N. Burais - Electromagnétisme et Applications – 2010/11 Chargev1 v2 Transformateur parfait (transformation sans pertes !) dt dNtv f.)( 11 = dt dNtv f.)( 22 = k N N V V tv tv ===Þ 1 2 1 2 1 2 )( )( kI I i i ti ti 1 )( )( 1 2 1 2 1 2 === k = rapport de transformation K > 1 : transfo. élévateur K < 1 : transfo. réducteur K = 1 : transfo. d’isolation Primaire (Circuit magnétique) Secondaire Puissance magnétique Puissance électrique Puissance électrique P1 = U1.I1.cosj1 P2 = U2.I2.cosj2 Schéma équivalent k V2V1 k V V = 1 2 I1 I2 6BEE2 – N. Burais - Electromagnétisme et Applications – 2010/11 Transformation des impédances • Impédance « vue » par la source : • Schéma équivalent « ramené » côté primaire (ou source) • Un moyen pour faire de l’adaptation d’impédance ! CZ= 2 2 I V CZ N N N N = ÷ ø öç è æ ÷ ø öç è æ 1 1 2 1 2 1 I V CC ZN NZ 2 2 1 1 1' I V ÷÷ ø ö çç è æ == Zc Autre représentation Z’c 7BEE2 – N. Burais - Electromagnétisme et Applications – 2010/11 Transformateur réel (transformation avec pertes !) Flux de fuites magnétiques Phénomènes dans le circuit magnétique dus à df/dt Þ Échauffement ! Résistances bobinages Þ Échauffements Conséquence : et dépendant de la charge 1 2 1 2 N N V V < Un exemple de schéma équivalent (incomplet) I1 I2 V1 R1 k V2E1 E2 L1 R2L2 1 2 1 2 N Nk E E == 8 • Schéma équivalent détaillé : – R1, R2 = Résistances des bobinages. – L1, L2 = Inductances de fuites « flux en dehors du circuit magnétique. – Rf « pertes joules dans le circuit magnétique. – Lm = inductance magnétisante « courant pour créer le flux f. • Eléments déterminés par Mesure ou Modélisation numérique. • Utilisation des schémas équivalents (plus ou moins détaillés) pour calculer les conditions de fonctionnement. BEE2 – N. Burais - Electromagnétisme et Applications – 2010/11 I1 I2 V1 R1 k V2E2 L1 R2L2 1 2 1 2 N Nk E E == LM Rf 9 Annexe - Rappel: Adaptation d’impédance entre un générateur et une charge • But : Maximiser la puissance dissipée dans la charge • Conditions : BEE2 – N. Burais - Electromagnétisme et Applications – 2010/11 I générateur Eg Uc Ze Zc ( ) ( )22 2 2 2 2 gcgc gc gc gc cc XXRR ER ZZ ER IRIUP +++ = + === Xc = -Xg et Rc = Rg Conversion électrique-électrique : le transformateur Transformateurs: du micro.. au giga ! Rôle du circuit magnétique�Influence de la perméabilité µr Structures de transformateurs Transformateur parfait (transformation sans pertes !) Transformation des impédances Transformateur réel (transformation avec pertes !) Diapositive numéro 8 Annexe - Rappel: Adaptation d’impédance�entre un générateur et une charge