Les transformateurs sont les dispositifs passifs électromagnétiques qui fonctionnent sur le principe de induction électromagnétique , qui transfère l'énergie électrique d'un circuit à un autre circuit magnétiquement. Il se compose de deux bobines, l'une est primaire et l'autre est la bobine secondaire. Les deux enroulements (bobines) sont couplées magnétiquement les unes aux autres sans aucun noyau magnétique et séparées électriquement. Le transformateur transmet l'énergie électrique (tension / courant) d'un enroulement à un autre enroulement (bobine) au moyen d'une induction mutuelle. Il n'y a pas de changement de fréquence lors de la transformation d'énergie. Les transformateurs sont classés en deux types en fonction de la construction du noyau, comme les transformateurs de type noyau et les transformateurs de type coque. Basé sur la conversion du niveau de tension et les gains, ce sont des transformateurs élévateurs et des transformateurs abaisseurs. Il existe différents types de transformateurs utilisés dans les circuits CA, tels que les transformateurs de puissance, les transformateurs de potentiel, les transformateurs triphasés et les autotransformateurs.
Qu'est-ce qu'un transformateur potentiel?
Définition: Potentiel transformateurs sont également appelés transformateurs abaisseur de tension ou transformateurs de tension ou transformateur d'instrument , dans lequel la tension d'un circuit est réduite à une tension inférieure pour la mesure. Le dispositif électromagnétique utilisé pour la transformation de la tension supérieure du circuit en tension inférieure est appelé un transformateur de potentiel. La sortie d'un circuit basse tension peut être mesurée par voltmètres ou wattmètres. Celles-ci sont capables d'augmenter ou de diminuer les niveaux de tension d'un circuit, sans changement de sa fréquence et de ses enroulements. Le principe de fonctionnement, la construction d'un transformateur de potentiel est similaire au transformateur de puissance et au transformateur conventionnel.
Transformateur potentiel
Schéma du circuit du transformateur potentiel
Le transformateur de potentiel se compose d'un enroulement primaire avec plus de spires et d'un enroulement secondaire avec moins de spires. La tension alternative d'entrée élevée est fournie à l'enroulement primaire (ou connectée au circuit haute tension à mesurer). La tension de sortie inférieure est prise à travers l'enroulement secondaire à l'aide d'un voltmètre. Les deux enroulements sont couplés magnétiquement l'un à l'autre sans aucune connexion entre eux.
Construction d'un transformateur potentiel
Schéma du circuit du transformateur potentiel
Les transformateurs de potentiel sont construits avec une qualité élevée pour fonctionner à faible densité de flux, faible courant magnétique et charge minimisée. Par rapport à un transformateur conventionnel, il utilise de gros conducteurs et un noyau de fer. Il peut être conçu sous la forme d'un type de noyau et d'un type de coque pour assurer la plus grande précision. Habituellement, les transformateurs de potentiel de type noyau sont préférés pour transformer la haute tension en une tension plus basse.
Il utilise des enroulements coaxiaux pour réduire la réactance de fuite. Comme les transformateurs de potentiel fonctionnent à des tensions élevées, l'enroulement primaire haute tension est divisé en petites sections spires / bobines pour réduire le coût d'isolation et les dommages. Le déphasage entre une tension d'entrée et une tension de sortie doit être surveillé attentivement pour maintenir une tension plus basse en faisant varier la charge. Enroulements recouverts de cambric et de ruban de coton pour réduire les coûts d'isolation.
Des séparateurs à fibres dures sont utilisés pour séparer les bobines. Des traversées remplies d'huile sont utilisées pour connecter les transformateurs de potentiel haute tension (au-dessus de 7KV) aux lignes principales. L'enroulement primaire d'un transformateur de potentiel a un grand nombre de tours alors que l'enroulement secondaire a moins de tours. Le multimètre ou le voltmètre est utilisé pour mesurer la tension de sortie inférieure.
Travail potentiel du transformateur
Le transformateur de potentiel connecté au circuit de puissance dont la tension doit être mesurée est connecté entre la phase et la terre. Cela signifie que l'enroulement primaire d'un transformateur de potentiel est connecté au circuit haute tension et que l'enroulement secondaire d'un transformateur est connecté à un voltmètre. En raison de l'induction mutuelle, les deux enroulements sont couplés magnétiquement l'un à l'autre et fonctionnent sur le principe de l'induction électromagnétique.
La tension diminuée est mesurée aux bornes de l'enroulement secondaire par rapport à la tension aux bornes de l'enroulement primaire à l'aide d'un multimètre ou d'un voltmètre. En raison de l'impédance élevée du transformateur de potentiel, le faible courant circule à travers l'enroulement secondaire et fonctionne de la même manière que le transformateur ordinaire avec une charge faible ou nulle. D'où ces types de transformateurs fonctionnant dans une plage de tension de 50 à 200VA.
Selon la convention transformateur, le rapport de transformation est
V2 = N1 / N2
«V1» = tension de l’enroulement primaire
«V2» = tension de l’enroulement secondaire
«N1» = nombre de tours dans l’enroulement primaire
«N2» = nombre de spires dans l’enroulement secondaire
La haute tension d'un circuit peut être déterminée en utilisant l'équation ci-dessus.
Types de transformateurs de tension ou de potentiel
Basé sur la fonction d'un transformateur de potentiel, il existe deux types,
- Transformateurs de tension de mesure
- Transformateurs de tension de protection
Ceux-ci sont disponibles en monophasé ou triphasé et fonctionnent avec la plus grande précision. Ceux-ci sont utilisés pour faire fonctionner et contrôler des appareils de mesure, des relais et d'autres appareils. Basé sur la construction, il y a
Transformateurs de potentiel électromagnétique
Ceux-ci sont similaires au transformateur primaire.l où les enroulements primaire et secondaire sont enroulés sur un noyau magnétique. Il fonctionne sur une tension supérieure ou inférieure à 130KV. L'enroulement primaire est connecté à la phase et l'enroulement secondaire est connecté à la terre. Ils sont utilisés dans les circuits de mesure, de relais et de haute tension.
Transformateurs de potentiel capacitifs
Ceux-ci sont également connus sous le nom de diviseurs de potentiel capacitifs ou de transformateurs de potentiel capacitifs de type couplage ou de type à traversée. La série de condensateurs sont connectés à l'enroulement primaire ou aux enroulements secondaires. La tension de sortie aux bornes de l'enroulement secondaire est mesurée. Il est utilisé à des fins de communication par ligne électrique et il est plus coûteux.
transformateur de potentiel capacitif
Erreurs dans les transformateurs potentiels
Dans le transformateur primaire, la tension de sortie dans l'enroulement secondaire est exactement proportionnelle à la tension sur le transformateur secondaire. Dans les transformateurs de potentiel, la tension chute en raison de la réactance et de la résistance au primaire et au secondaire ainsi que le facteur de puissance sur le secondaire provoque un déphasage les erreurs et les erreurs de tension.
diagramme de phaseur
Le diagramme de phaseur ci-dessus explique les erreurs dans les transformateurs potentiels.
«Is» - courant secondaire
«Es» - force électromotrice induite dans l’enroulement secondaire
«Vs» - tension aux bornes de l’enroulement secondaire
«Rs» - résistance d’enroulement du secondaire
«Xs» - réactance d’enroulement du secondaire
«Ip» - Courant primaire
«Ep» - force électromotrice induite de l’enroulement primaire
«Vp» - tension aux bornes de l’enroulement primaire
'Rp' - enroulement la résistance de l'enroulement primaire
«Xp» - réactance de l’enroulement primaire de l’enroulement primaire
«Kt» - rapport de tours
«Io» - courant d’excitation
«Im» - courant magnétisant de Io
«Iw» - composante de perte de base d’Io
«Φm» - flux magnétique
Erreur d'angle de phase 'Β'
La tension primaire induite EMF est la soustraction des chutes de résistance et de réactance (IpXp, IpRp) de la tension du primaire Vp. La tension chute en raison de la réactance et de la résistance de l'enroulement primaire.
L'EMF induit dans le primaire est transformé en secondaire par une induction mutuelle et forme des EMF induits dans l'Es secondaire. La tension de sortie aux bornes de l'enroulement secondaire due à la chute de force électromotrice de la résistance et de la réactance est de Vs. La tension de sortie sur le secondaire est obtenue par soustraction des chutes de réactance et de résistance (IsXs, IsRs) de l'EMF induit dans le secondaire Es.
Prenons le flux principal comme référence. Le courant dans le primaire Ip est obtenu à partir de la somme vectorielle du courant d'excitation Io et du courant secondaire inverse Is, qui est multipliée par 1 / Kt. Vp est la tension primaire appliquée du transformateur de potentiel.
Ip = (Io + Est) / Kt
Erreur de rapport
Si le rapport normal du transformateur de potentiel est différent du rapport réel du transformateur de potentiel en raison de chutes de résistance et de réactance, une erreur de rapport se produit.
Erreur de tension
S'il y a une différence entre la tension idéale et la tension réelle, l'erreur de tension se produit. Le pourcentage d'erreur de tension est
[(Vp - Kt contre) / Vp] x 100
Erreur d'angle de phase
S'il y a une différence entre l'angle de phase entre la tension primaire «Vp» et la tension secondaire inverse, l'erreur d'angle de phase se produit.
Causes des erreurs
En raison de l'impédance interne, la tension chute dans le primaire et il est transformé proportionnellement à son rapport de tours et à son enroulement secondaire. De même, la même chose se produit dans l'enroulement secondaire.
Réduction des erreurs
Les erreurs des transformateurs de potentiel peuvent être réduites ou évitées en améliorant la précision de la conception, les amplitudes de réactance et de résistance des enroulements primaires et secondaires, et une magnétisation minimale du noyau.
Applications des transformateurs potentiels
Les applications sont
- Utilisé dans les circuits de relais et de mesure
- Utilisations dans les circuits de communication des transporteurs de lignes électriques
- Utilisé dans les systèmes de protection électriquement
- Utilisé pour protéger les mangeoires
- Utilisé pour la protection de l'impédance dans le générateurs
- Utilisé dans la synchronisation des générateurs et des départs.
- Utilisé comme transformateurs de tension de protection
FAQ
1). Quel est le transformateur de potentiel?
Les transformateurs de potentiel sont également connus sous le nom de transformateurs abaisseurs de tension ou de transformateurs de tension ou de transformateur d'instruments, dans lesquels la tension d'un circuit est réduite à une tension inférieure pour la mesure.
2). Quels sont les types de transformateurs de potentiel?
Transformateurs de potentiel capacitifs et transformateurs de potentiel électromagnétique
3). Quelles sont les erreurs dans les transformateurs potentiels?
Erreurs de rapport, erreurs de tension, erreurs d'angle de phase
4). À quoi sert un transformateur de potentiel?
Pour réduire une tension plus élevée à une tension plus basse d'un circuit d'alimentation pour la mesure.
5). Quelles sont les autres formes de transformateurs potentiels?
Transformateur abaisseur ou Transformateur d'instrument
Par conséquent, le fonctionnement, la construction, les erreurs et les applications des transformateurs potentiels sont discutés ci-dessus. Le but du transformateur de potentiel est de convertir la haute tension en basse tension. Voici une question pour vous, «quels sont les avantages et les inconvénients des transformateurs potentiels?»
