Chapitre 2 – Transport de l'énergie | 1ère Bac Pro ICCER (Grpt 1) | Physique – Électricité | ⏱ 35 min
Dernière mise à jour : 7 mai 2026, format manuel scolaire
💡 Notions centrales : leçon §4 (transformateur). Rapport de transformation : \(k = U_2 / U_1 = N_2 / N_1\). Pour un transfo idéal : \(U_1 \times I_1 = U_2 \times I_2\).
Manon, technicienne de poste chez ENEDIS à Lille, effectue une visite de maintenance préventive sur le poste de transformation H59 du quartier Saint-Maurice. Ce poste alimente 80 logements et 4 commerces. Manon doit vérifier la plaque signalétique du transformateur, calculer la charge actuelle et anticiper l'arrivée d'un futur immeuble de 30 logements supplémentaires.
D'après la plaque signalétique (Doc 1), citer les tension primaire U₁, la tension secondaire U₂ et la puissance apparente nominale S du transformateur. Préciser leur unité.
Le rôle du transformateur est d'abaisser la tension de 20 kV à 230 V pour la rendre utilisable par les abonnés.
Calculer le rapport de transformation \(k = U_2 / U_1\). Exprimer le résultat en notation décimale et sous forme d'une fraction simple « 1 sur ... ».
k = U₂ / U₁ = 230 / 20 000 = 0,0115
Sous forme de fraction : k = 1 / (20 000 / 230) ≈ 1 / 87
Interprétation : le transformateur divise la tension par environ 87 (en sortie, on a 87 fois moins de volts qu'en entrée).
Le courant secondaire mesuré est I₂ = 260 A (Doc 3). À l'aide de la relation de conservation de puissance d'un transformateur idéal \(U_1 \times I_1 = U_2 \times I_2\), calculer le courant primaire I₁ qui circule dans la ligne 20 kV.
I₁ = (U₂ × I₂) / U₁ = (230 × 260) / 20 000 = 59 800 / 20 000 ≈ 2,99 A ≈ 3 A
Le courant côté primaire (HT) est 87 fois plus faible que le courant côté secondaire (BT) — c'est exactement l'inverse du rapport des tensions. C'est pourquoi on transporte en haute tension : pour réduire le courant et donc les pertes Joule (R × I²) dans les lignes longue distance.
Calculer la puissance apparente Sactuelle = U₂ × I₂ fournie par le transformateur à l'instant de la mesure.
Quel pourcentage de la puissance nominale (100 kVA) cela représente-t-il ?
Sactuelle = 230 × 260 = 59 800 VA ≈ 60 kVA
Taux de charge : 60 / 100 = 60 %
Le transformateur fonctionne à 60 % de sa capacité nominale — il y a une marge de 40 % avant saturation.
Calculer la puissance active P fournie aux abonnés à l'aide de la relation \(P = U_2 \times I_2 \times \cos\varphi\) (cos φ = 0,98 d'après le Doc 3).
En déduire l'énergie active consommée par le quartier sur 24 h, si on suppose la charge moyenne égale à 50 % de cette puissance active mesurée.
P = 230 × 260 × 0,98 = 58 604 W ≈ 58,6 kW à 18h.
Charge moyenne sur 24 h : 0,50 × 58,6 ≈ 29,3 kW.
Énergie sur 24 h : E = P × t = 29,3 × 24 ≈ 703 kWh/jour consommés par le quartier.
Soit ≈ 8,4 kWh/jour/logement (cohérent avec une consommation résidentielle moyenne).
Le transformateur a deux types de pertes (voir plaque) :
Calculer les pertes totales à 60 % de charge, et le rendement \(\eta = P_{\text{utile}} / (P_{\text{utile}} + P_{\text{pertes}})\).
Pertes totales = 500 + 432 = 932 W ≈ 0,93 kW
Rendement : η = 58,6 / (58,6 + 0,93) = 58,6 / 59,53 ≈ 0,984 = 98,4 %
Excellent rendement — un transformateur moderne perd typiquement moins de 2 % de l'énergie qui le traverse.
Sur 24 h : énergie perdue = 0,932 × 24 ≈ 22 kWh/jour, soit 22 × 0,15 ≈ 3,30 € de pertes électriques par jour pour ENEDIS.
Un projet d'immeuble de 30 logements supplémentaires est prévu pour 2027. Estimer la nouvelle puissance demandée au pic du soir (en supposant qu'un nouveau logement consomme en pic la même chose qu'un logement actuel : ≈ 0,73 kW).
Le transformateur de 100 kVA suffira-t-il, ou faudra-t-il le remplacer ?
Pic actuel : 60 kW pour 80 logements + 4 commerces, soit ≈ 0,73 kW/logement équivalent (commerces inclus).
Augmentation : 30 × 0,73 ≈ 22 kW supplémentaires au pic.
Nouveau pic estimé : 60 + 22 = 82 kW de puissance active, soit ≈ 84 kVA en apparente (cos φ = 0,98).
Taux de charge futur : 84 / 100 = 84 %. Le transformateur de 100 kVA suffira encore, mais avec une marge de seulement 16 %.
Recommandation : surveiller le poste et envisager un remplacement par un transformateur de 160 kVA si d'autres extensions sont prévues (école, atelier, bornes de recharge VE).
Rédiger en 5 lignes le rapport de visite de Manon pour le centre d'exploitation ENEDIS :
ENEDIS — Rapport de visite poste H59 (Saint-Maurice, Lille) — 7 mai 2026
• Transformateur Schneider TR-100-MO — 20 kV / 230 V — 100 kVA monophasé — état général satisfaisant.
• Charge actuelle au pic du soir : 60 kVA (60 % de la nominale). Tension secondaire 231 V conforme. Cos φ 0,98 (excellent).
• Rendement mesuré : 98,4 %. Pertes ≈ 22 kWh/jour, soit 3,30 €/jour à charge ENEDIS.
• Extension 2027 (30 logements) : pic estimé 82 kW → 84 % de charge. Le transformateur tient, mais marge réduite à 16 %.
• Recommandation : surveillance renforcée du poste à partir de 2027. Prévoir un remplacement par un transfo 160 kVA si bornes de recharge VE installées dans le quartier.
Le bobinage primaire du transformateur a N₁ = 8 700 spires. Calculer le nombre de spires N₂ du bobinage secondaire à l'aide de la relation \(N_2 / N_1 = U_2 / U_1\).
N₂ = N₁ × (U₂ / U₁) = 8 700 × (230 / 20 000) = 8 700 × 0,0115 ≈ 100 spires
Le bobinage secondaire est très court (100 spires de gros câble pour supporter 260 A), tandis que le primaire est très long (8 700 spires de fil fin pour limiter le courant à 3 A).
Cette construction physique est ce qui réalise concrètement la division de tension par 87.
📚 Cette activité s'appuie sur §1 (Réseau de distribution), §4 (Transformateur) et §5 (Applications professionnelles) de la leçon Ch02.