Le transformateur

Le transformateur
Exercice 1
Le rapport de transformation d'un transformateur monophasé parfait est m = 0,1. La différence de potentiel
primaire u1 est sinusoïdale de fréquence 50 Hz et d'amplitude efficace 230 volts.
Représenter l'évolution temporelle des différences de potentiel primaire et secondaire (u2) en prenant soin de
reporter les valeurs remarquables sur la représentation.
Exercice 2
Soit un transformateur 230 V – 10 V de 15 VA.
Donner le rapport de transformation.
Donner l'intensité maximale disponible sur le secondaire.
Exercice 3
Pour chacun des cas suivant, en utilisant le tableau ci-dessous, donner si c'est possible la ou les références des
transformateurs.
1) Secondaire 30 V – 100 mA
2) Secondaire 12 V – 1 A
Encombrement maximum 50 × 50 mm
Encombrement maximum 50 × 50 mm
3) Secondaire 12 V – 4 A
Encombrement maximum 50 × 50 mm
1)
2)
3)
Pour obtenir le courant nominal autorisé pour chaque secondaire, il suffit de diviser la puissance du transformateur par la tension maximum disponible au
secondaire.
75
=4,2 A environ par secondaire.
Exemple : un transformateur 2 × 9 V – 75 VA peut débiter
18
Combinaison de secondaires :
Mise en série : la tension de sortie est doublée. Exemple : cas d'un transformateur 2 × 9 V – 75 VA, on obtient 1 × 18 V – 4,2 A
Mise en parallèle : le courant disponible au secondaire est doublé. Exemple : cas d'un transformateur 2 × 9 V – 75 VA, on obtient 1 × 9 V – 8,4 A
Pour obtenir la tension continue théorique disponible après redressement double alternance et filtrage, il suffit de multiplier la tension du secondaire par
 2≃1,414 . En pratique, il convient de diminuer le résultat de la chute de tension dans le pont de diodes, soit environ 2 volts.
Exemple : la tension continue disponible à partir d'un transformateur 24 V sera  24 ×  2 ­2 ≃32 V .
Transformateurs standard
Transformateur imprégnés.
Classe B.
Primaire 220 V.
Jusqu'à 5 VA
:
A partir de 10 VA
:
A partir de 100 VA
:
Puissance
3 VA
5 VA
10 VA
16 VA
Secondaire
sorties à picots pour montage sur circuit imprimé. Avec étrier.
fixation sur châssis par étrier.
fixation sur châssis par équerre.
Circuit magnétique
(mm)
Poids
(kg)
Réf.
Sélectronique
Secondaire
Circuit magnétique
(mm)
Poids
(kg)
Réf.
Sélectronique
2×6V
43.5405
2×6V
43.5429
2×9V
43.5406
2×9V
43.5430
2 × 12 V
43.5407
2 × 15 V
32 × 39
0,125
43.5408
2 × 12 V
26 VA
2 × 15 V
43.5431
50 × 60
0,6
43.5432
2 × 18 V
43.5409
2 × 18 V
43.5433
2 × 24 V
43.5410
2 × 18 V
43.5434
2×6V
43.5411
2×6V
43.5435
2×9V
43.5412
2×9V
43.5436
2 × 12 V
43.5413
2 × 12 V
2 × 15 V
35 × 42
0,150
43.5414
46 VA
2 × 15 V
43.5437
62 × 75
0,8
43.5438
2 × 18 V
43.5415
2 × 18 V
43.5439
2 × 24 V
43.5416
2 × 24 V
43.5440
2×6V
43.5417
2×6V
43.5442
2×9V
43.5418
2×9V
43.5443
2 × 12 V
43.5419
2 × 15 V
40 × 48
0,25
43.5420
2 × 18 V
43.5421
2×6V
43.5423
2×9V
2 × 12 V
2 × 15 V
50 × 60
0,5
2 × 12 V
75 VA
1/2
1,5
43.5445
43.5446
2 × 24 V
43.5447
2×6V
43.5450
43.5424
2×9V
43.5451
43.5425
2 × 12 V
100 VA
43.5427
novembre 2003
2 × 15 V
43.5444
70 × 84
2 × 18 V
43.5426
2 × 18 V
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Puissance
Exercices
2 × 15 V
43.5452
80 × 96
1,8
43.5453
2 × 18 V
43.5454
2 × 24 V
43.5455
Électronique analogique
Le transformateur
Exercice 4
Le rapport de transformation d'un transformateur monophasé est m=0,1. La tension primaire (notée u1(t)) a pour
expression: u1(t)=325.sin.100πt.
➔ Calculer la période (notée T), puis la fréquence (notée F) au primaire du transformateur.
➔ En déduire celles au secondaire de celui-ci.
➔ Calculer la valeur efficace de la tension (notée U1eff) au primaire du transformateur.
➔ En déduire celle au secondaire de celui-ci.
➔ Représenter l'évolution temporelle des tensions primaire et secondaire (notée respectivement u1(t) et u2(t))
en prenant soin de faire apparaître les valeurs caractéristiques de ces deux tensions.
Exercice 5
La puissance apparente au secondaire d'un transformateur (notée S2) est de 400VA. Un récepteur résistif dont
le facteur de puissance (noté cosϕ2) est égal à 1, est connecté au secondaire du transformateur. Le rendement
(noté η) du transformateur est de 90%. Les pertes par courant de Foucault ou les pertes ferromagnétiques,
appelées également "pertes fer" (notées Pf), représentent la moitié des pertes dites par effet joules (notées PJ).
➔ Calculer les différentes pertes notées Pf et PJ.
➔ En déduire la puissance demandée au primaire (notée Pl) (dite "puissance absorbée") par le
transformateur au réseau d'alimentation.
Extrait d'un sujet de Bac : Le projecteur de diapositives
La lampe de projection basse tension du projecteur de diapositives est une lampe 12V, 100W. Un
transformateur permet l'adaptation au secteur EDF (notée Ve) 230V ~ 5OHz. Après redressement, filtrage et
régulation, on obtient une tension continue (notée Vélect) de 10V permettant d'alimenter un étage électronique
(étage permettant la sélection des diapositives). L'intensité du courant (notée Iélect) consommée par l'étage
électronique ne dépasse pas 0,1A.
F1
Ie
T1
Ve
➔
➔
➔
➔
Is
UL
Iélect
IL
Redressement
Filtrage
Régulation
Vélect
Étage
électronique
Calculer la puissance maximale (notée Pélect) consommée par l'étage électronique, puis la comparer à la
puissance consommée par la lampe de projection. Conclure.
Calculer l'intensité du courant (notée ls) au secondaire du transformateur en tenant compte de la
conclusion précédente.
Le transformateur est supposé parfait. Calculer l'intensité du courant (notée le) au primaire du
transformateur.
Pour éviter un claquage intempestif du fusible F1 à l'allumage de la lampe de projection, on calibre celuici à environ 10 fois l'intensité du courant au primaire du transformateur. Parmi les valeurs suivantes,
choisir celle qui convient : 0,5 A ; 1 A ; 5 A ; 10 A. Justifier votre réponse.
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novembre 2003
2/2
Exercices
Électronique analogique