Transformateurs et Autotransformateurs en Électricité
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Questions and Answers

Quelle est la relation correcte entre la tension induite et le nombre de spires dans un autotransformateur?

  • $V_2 = rac{n_1}{n_2} V_1$
  • $V_2 = rac{n_2}{n_1} V_1$ (correct)
  • $V_2 = n_1 - n_2$
  • $V_2 = n_2 + n_1$
  • Quels sont les avantages d'un autotransformateur par rapport à un transformateur conventionnel?

  • Il possède un meilleur rendement énergétique.
  • Il a une isolation complète entre le primaire et le secondaire.
  • Il est plus lourd.
  • Il est moins coûteux. (correct)
  • Quel est l'inconvénient principal des autotransformateurs?

  • Ils sont plus complexes à construire.
  • Ils ne sont pas efficaces dans tous les cas.
  • Ils ne peuvent pas transformer des tensions élevées.
  • Ils manquent d'isolation entre haute et basse tension. (correct)
  • Quel est le rapport de transformation optimal pour les économies dans un autotransformateur?

    <p>Entre 0,5 et 2 (C)</p> Signup and view all the answers

    Comment se comportent les courants dans un autotransformateur lorsque une charge est branchée?

    <p>I_1 et I_2 sont liés par $n_1I_1 = n_2I_2$. (D)</p> Signup and view all the answers

    Qui ont réussi à transmettre du courant alternatif sur 40 km en 1883 ?

    <p>Lucien Gaulard et John Dixon Gibbs (C)</p> Signup and view all the answers

    Quel est l'instrument qui permet d'élever la tension délivrée par un alternateur ?

    <p>Un transformateur (C)</p> Signup and view all the answers

    Quel était le principal défi auquel Lucien Gaulard était confronté dans sa carrière ?

    <p>Convaincre ses contemporains de l'importance du courant alternatif (C)</p> Signup and view all the answers

    Quel type de noyau a été utilisé dans le transformateur commercialisé par la firme Ganz ?

    <p>Noyau annulaire (D)</p> Signup and view all the answers

    Quel a été le résultat de la première demande de brevet de Lucien Gaulard ?

    <p>Il a été refusé sous prétexte d'une idée impossible (D)</p> Signup and view all the answers

    Quel est le rôle principal des transformateurs dans le transport de l'énergie électrique ?

    <p>Élever la tension et réduire les pertes (A)</p> Signup and view all the answers

    Quel était la technologie de circuit magnétique du transformateur de Gaulard en 1886 ?

    <p>Circuit fermé (A)</p> Signup and view all the answers

    Quelles bornes ont la même polarité lorsque la borne I est positive par rapport à la borne 2?

    <p>Borne 1 et 3 (C)</p> Signup and view all the answers

    Quel phénomène est produit lorsque le courant entre par une marque de polarité?

    <p>Une F.M.M. positive (D)</p> Signup and view all the answers

    Lorsque des bornes avec des marques de polarité sont toutes positives, que pouvons-nous conclure?

    <p>Elles sont toutes positives par rapport à l'autre borne de l'enroulement (D)</p> Signup and view all the answers

    Pourquoi les marques de polarité sont-elles importantes dans le branchement des transformateurs?

    <p>Elles sont cruciales pour le branchement correct en parallèle (C)</p> Signup and view all the answers

    Quelle définition est correcte concernant le flux dans un transformateur?

    <p>Les flux de fuite affectent la performance. (C)</p> Signup and view all the answers

    Que représente la tension $V_{43}$ dans le circuit en utilisant les marques de polarité?

    <p>Elle est en phase avec $V_{12}$ (A)</p> Signup and view all the answers

    Que se passe-t-il lorsque le courant sort d'une marque de polarité?

    <p>Il produit une F.M.M. négative. (A)</p> Signup and view all the answers

    Quels éléments sont représentés par $F_1$ et $F_2$ dans un transformateur?

    <p>Les flux de fuite primaire et secondaire (B)</p> Signup and view all the answers

    Où peut-on placer les marques de polarité sur un transformateur?

    <p>Soit à côté des bornes 1 et 3, soit à côté des bornes 2 et 4 (B)</p> Signup and view all the answers

    Qu'est-ce qu'un transformateur parfait?

    <p>Un transformateur sans fuites ni pertes. (C)</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la relation fondamentale établie dans le modèle idéal de transformateur?

    <p>$ rac{V_2}{V_1} = rac{n_2}{n_1}$ (C)</p> Signup and view all the answers

    Qu'implique la relation de Hopkinson dans le contexte d'un transformateur?

    <p>Que la tension est égale à la quantité de flux. (B)</p> Signup and view all the answers

    Quel facteur affecte le flux de fuites propre au primaire dans un transformateur?

    <p>Le courant dans le primaire. (C)</p> Signup and view all the answers

    Quelle équation représente la tension dans l'enroulement primaire d'un transformateur?

    <p>$V_1 = (R_1+j heta l_1)I_1 + j heta n_1 heta$ (A)</p> Signup and view all the answers

    Quel est le rôle principal d'un transformateur?

    <p>Élever ou diminuer la tension. (B)</p> Signup and view all the answers

    Quel terme est utilisé pour décrire le rapport entre les nombres de spires dans un transformateur?

    <p>Rapport de transformation. (B)</p> Signup and view all the answers

    Que se passe-t-il avec les pertes dans un transformateur parfait?

    <p>Elles sont ignorées. (C)</p> Signup and view all the answers

    Quelle équation modélise les tensions dans un transformateur parfait?

    <p>$V_1 = j heta n_1 heta$ et $V_2 = j heta n_2 heta$ (A)</p> Signup and view all the answers

    Dans un transformateur, que représente le symbole 'j' dans les équations des tensions?

    <p>Une phase décalée de 90 degrés. (B)</p> Signup and view all the answers

    Quel est l'objectif principal du théorème d'adaptation d'impédance ?

    <p>Maximiser la puissance transférée entre un amplificateur et un haut-parleur (C)</p> Signup and view all the answers

    Quelle condition doit être satisfaite pour garantir un rendement maximal lors de la connexion d'un amplificateur à un haut-parleur ?

    <p>La résistance de sortie de l'amplificateur doit être égale à celle du haut-parleur (A)</p> Signup and view all the answers

    Quelle est la valeur à laquelle l'impédance ramenée $Z_{2ramenée}$ est égale lorsque l'impédance de l'amplificateur est de 4Ω et celle du haut-parleur de 8Ω ?

    <p>4Ω (B)</p> Signup and view all the answers

    Quelle relation indique que le rapport de transformation peut être calculé à partir des impédances ?

    <p>$Z_{1ramenée} = ( rac{n_1}{n_2})^2 Z_2$ (C)</p> Signup and view all the answers

    Quelles sont les propriétés de base des transformateurs spéciaux mentionnées ?

    <p>Les ampères-tours du primaire égalent les ampères-tours du secondaire (C)</p> Signup and view all the answers

    Qu'est-ce qu'un autotransformateur ?

    <p>Un transformateur avec un circuit magnétique unique (A)</p> Signup and view all the answers

    Quel est le rapport de transformation nécessaire pour rendre un haut-parleur de 8Ω équivalent à un amplificateur de 4Ω ?

    <p>2 (D)</p> Signup and view all the answers

    Pourquoi le courant d'excitation est-il considéré comme négligeable dans un transformateur chargé ?

    <p>Il est faible par rapport au courant de pleine charge du primaire (C)</p> Signup and view all the answers

    Comment est réglée la haute tension d'un autotransformateur abaisseur ?

    <p>Elle est appliquée à l'enroulement complet (B)</p> Signup and view all the answers

    Quelle est l'impédance ramenée $Z_{1ramenée}$ pour une situation où l'amplificateur est de 4Ω et le haut-parleur est de 8Ω ?

    <p>4Ω (C)</p> Signup and view all the answers

    Flashcards

    Transformateur

    Un dispositif électrique qui permet de transformer la tension d'un courant alternatif.

    Circuit magnétique du transformateur de Gaulard

    Le transformateur de Gaulard de 1886 utilisait un circuit magnétique qui était composé de nombreux fils de fer.

    Utilisation des transformateurs

    Les transformateurs permettent de transporter l'énergie électrique sur de longues distances en utilisant la haute tension, ce qui minimise les pertes d'énergie.

    Symbole du transformateur monophasé

    Le symbole du transformateur monophasé représente trois barres verticales qui symbolisent le noyau magnétique. Le noyau magnétique permet à l'énergie magnétique de passer du bobinage primaire au bobinage secondaire.

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    Invention du transformateur

    Lucien Gaulard, un électricien français, est reconnu comme l'inventeur du transformateur. Il a présenté un "générateur secondaire" à la Société Française des Electriciens en 1884.

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    Noyau magnétique du transformateur de Gaulard

    Le transformateur de Gaulard utilisait un noyau en forme de barres pour transmettre du courant alternatif.

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    Reconnaissance de Gaulard

    Gaulard a été reconnu comme l'inventeur du transformateur après sa mort, alors que d'autres avaient déjà déposé des brevets.

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    Marque de polarité

    Une borne qui est positive par rapport à l'autre borne du même enroulement. Elle est représentée par un point noir sur le schéma du transformateur.

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    Sens du courant et F.M.M.

    Indique si le courant rentre ou sort de la marque de polarité. Un courant entrant produit une F.M.M. positive, tandis qu'un courant sortant produit une F.M.M. négative.

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    Flux commun

    Le flux qui traverse les deux enroulements du transformateur.

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    Flux de fuite

    Le flux qui traverse le circuit magnétique mais n'atteint pas le deuxième enroulement.

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    Règle de phase des tensions

    Règle qui permet de déterminer la phase des tensions primaires et secondaires en se basant sur les marques de polarité.

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    Branchement en parallèle

    L'action de brancher deux transformateurs monophasés en parallèle. Cela permet de doubler la puissance du système.

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    Transformateur d'impulsion

    L'action d'utiliser un transformateur pour modifier la tension d'un circuit d'impulsions. Ce type de transformateur est généralement utilisé avec des thyristors.

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    Vecteurs de Fresnel

    Permet de représenter les différentes tensions primaires et secondaires d'un transformateur en fonction du temps.

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    Phase des tensions

    La tension à travers un enroulement du transformateur est en phase avec la tension à travers l'autre enroulement si les marques de polarité sont placées du même côté sur les deux enroulements.

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    Flux primaire

    Le flux traversant une spire du primaire est égal à la somme du flux total et du flux de fuite du primaire.

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    Flux secondaire

    Le flux traversant une spire du secondaire est égal à la différence entre le flux total et le flux de fuite du secondaire.

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    Relation d'Hopkinson

    La relation d'Hopkinson est une loi fondamentale qui relie le courant dans les enroulements primaire et secondaire au flux commun.

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    Inductance de fuite

    L'inductance de fuite est une caractéristique d'un enroulement qui mesure la capacité du flux magnétique à s'échapper du circuit magnétique principal.

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    Pertes fer

    Les pertes fer sont les pertes d'énergie qui se produisent dans le circuit magnétique du transformateur.

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    Transformateur idéal

    Un transformateur idéal est un modèle théorique qui n'a pas de pertes ni de fuites.

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    Rapport de transformation

    Le rapport de transformation est le rapport entre le nombre de spires du secondaire et le nombre de spires du primaire.

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    Caractéristiques du transformateur parfait

    Le transformateur parfait n'a pas de fuites magnétiques et n'a pas de pertes Joule.

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    Fonctionnement du transformateur

    Le transformateur permet de modifier le niveau de la tension en fonction du rapport de transformation.

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    Application du transformateur idéal

    Le transformateur idéal est un modèle simplifié qui est utilisé pour analyser le comportement d'un transformateur réel.

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    Relation de tension dans un autotransformateur

    Dans un autotransformateur, la tension de sortie est proportionnelle au nombre de spires entre la borne de sortie et la borne commune.

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    Relation entre les courants dans un autotransformateur

    Le courant circulant dans l'enroulement primaire d'un autotransformateur est lié au courant dans l'enroulement secondaire par la relation $n_1I_1 = n_2I_2$, où $n_1$ et $n_2$ sont le nombre de spires des deux parties de l'enroulement.

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    Définition d'un autotransformateur

    Un autotransformateur est un transformateur où le bobinage secondaire partage une partie du bobinage primaire. Il est plus compact, moins lourd et moins coûteux qu'un transformateur conventionnel de puissance équivalente.

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    Avantages et limites des autotransformateurs

    Un autotransformateur est plus avantageux lorsqu'il est utilisé pour des rapports de transformation entre 0,5 et 2. Au-delà de ces limites, l'économie en termes de taille et de coût devient moins significative.

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    Applications des autotransformateurs

    Les applications typiques des autotransformateurs incluent le démarrage à tension réduite des moteurs, la régulation de la tension sur les lignes de distribution et la transformation de tensions de valeurs assez proches.

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    Théorème du transfert d'impédance

    Formule qui permet de calculer l'impédance d'un circuit vue de l'autre côté d'un transformateur. Elle permet de simplifier les calculs en modifiant l'impédance de l'un des circuits.

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    Impédance ramenée

    Résistance du circuit qui est vue par l'autre circuit à travers le transformateur.

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    Rapport de transformation (n1/n2)

    Ratio entre le nombre de spires du primaire et le nombre de spires du secondaire d'un transformateur. Détermine le rapport de transformation de la tension.

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    Autotransformateur

    Un transformateur qui possède un seul enroulement qui est utilisé pour ajuster la tension. La tension est appliquée à l'enroulement complet et la tension de sortie est prise à partir d'un point intermédiaire.

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    Transformateur de construction spéciale

    Un transformateur conçu pour une application spécifique et qui peut avoir des caractéristiques spéciales comme un circuit magnétique spécifique ou un rapport de transformation précis.

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    Autotransformateur abaisseur

    Un transformateur qui utilise un enroulement unique pour produire une tension plus basse. La tension de sortie est prise à partir d'un point intermédiaire de l'enroulement.

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    Courant d'excitation

    Courant absorbé par le transformateur lorsqu'il est à vide, sans charge connectée.

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    Courant de pleine charge

    Le courant nécessaire pour alimenter le transformateur lorsqu'il est en charge et délivre la puissance maximale.

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    Tension proportionnelle au nombre de spires

    Le nombre de spires de l'enroulement primaire est proportionnel à la tension appliquée.

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    Égalité des ampères-tours

    La somme des ampères-tours du primaire est égale à la somme des ampères-tours du secondaire.

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    Study Notes

    Chapitre 2 : Transformateurs

    • Un transformateur est un convertisseur alternatif-alternatif qui modifie la valeur d'une tension alternative tout en conservant sa fréquence et sa forme.
    • Il peut transformer une tension alternative d'une valeur à une autre tout en conservant la fréquence et la forme.
    • Il peut transformer un courant alternatif d'une valeur à une autre tout en conservant la fréquence et la forme.
    • Il peut isoler un circuit électrique d'un courant continu circulant dans un autre circuit électrique.
    • Il peut faire paraître une impédance comme ayant une autre valeur.
    • Les transformateurs sont des machines électriques statiques, ce qui explique leur excellent rendement.
    • Ils sont essentiels pour transporter l'énergie électrique sur de longues distances.
    • Ils sont utilisés pour élever la tension de la source (20 000 volts) aux niveaux de transport, puis abaisser la tension pour l'utiliser dans les foyers.
    • Un transformateur monophasé est constitué de deux bobines (primaire et secondaire) enroulées sur un noyau magnétique en acier laminé.

    Invention

    • 1831 : Michael Faraday induit un courant dans un circuit électrique secondaire.
    • 1832 : Joseph Henry observe l'auto-induction.
    • 1835 : Charles Grafton Page expérimente un auto-transformateur.
    • 1837 : Nicholas Joseph Callan conçoit le premier transformateur avec un primaire et un secondaire.
    • 1838 : Charles Grafton Page crée une bobine d'induction (ancêtre de la bobine de Ruhmkorff).
    • 1845-1850 : Antoine Masson et Louis Bréguet créent une bobine d'induction verticale.
    • 1851-1856 : Heinrich Ruhmkorff améliore la bobine d'induction.
    • 1883 : Lucien Gaulard et John Dixon Gibbs transmettent du courant alternatif sur 40 km (2000 volts).
    • 1884 : Lucien Gaulard présente un « générateur secondaire » (transformateur).

    Symboles

    • Deux symboles sont utilisés pour représenter un transformateur.
    • Les trois barres verticales du symbole indiquent le noyau magnétique.
    • Le noyau magnétique permet le passage de l'énergie magnétique du primaire au secondaire.

    Utilisation

    • Les transformateurs sont essentiels pour le transport d'énergie électrique sur de longues distances.
    • Ils permettent de réduire les pertes lors du transport.
    • Ils permettent de transformer les tensions.

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    Description

    Ce quiz explore les concepts clés des transformateurs, en particulier des autotransformateurs. Il couvre des questions sur leur fonctionnement, leurs avantages et inconvénients, ainsi que des figures historiques liées à leur développement. Testez vos connaissances sur ce sujet fondamental de l'électricité et des applications électriques.

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