Les noyaux du transformateur assurent un couplage magnétique efficace entre les enroulements. Apprenez tout sur les types de noyaux de transformateur, comment ils sont construits et ce qu'ils font.
Un noyau de transformateur est une structure de fines feuilles laminées de métal ferreux (le plus souvent de l'acier au silicium) empilées ensemble, autour desquelles les enroulements primaire et secondaire du transformateur sont enroulés.
Parties du noyau
Un noyau de transformateur est une structure de fines feuilles laminées de métal ferreux (le plus souvent de l'acier au silicium) empilées ensemble, autour desquelles les enroulements primaire et secondaire du transformateur sont enroulés.
Membres
Dans l'exemple ci-dessus, les membres du noyau sont les sections verticales autour desquelles les bobines sont formées. Les branches peuvent également être situées à l’extérieur des bobines les plus extérieures dans le cas de certaines conceptions de noyau. Les membres d'un noyau de transformateur peuvent également être appelés jambes.
Joug
Le joug est la section horizontale du noyau qui relie les membres entre eux. Le joug et les membres forment un chemin permettant au flux magnétique de circuler librement.
Fonction du noyau du transformateur
Le noyau du transformateur assure un couplage magnétique efficace entre les enroulements, facilitant le transfert d'énergie électrique du côté primaire vers le côté secondaire.
Lorsque vous avez deux bobines de fil côte à côte et que vous faites passer un courant électrique à travers l'une d'elles, un champ électromagnétique est induit dans la deuxième bobine, qui peut être représenté par plusieurs lignes symétriques avec une direction allant du pôle nord au pôle sud – appelées lignes. de flux. Avec les bobines seules, le trajet du flux sera flou et la densité du flux sera faible.
L'ajout d'un noyau de fer à l'intérieur des bobines concentre et amplifie le flux pour permettre un transfert d'énergie plus efficace du primaire au secondaire. En effet, la perméabilité du fer est bien supérieure à celle de l’air. Si nous pensons au flux électromagnétique comme à un groupe de voitures allant d’un endroit à un autre, enrouler une bobine autour d’un noyau de fer revient à remplacer un chemin de terre sinueux par une autoroute interétatique. C'est beaucoup plus efficace.
Type de matériau du noyau
Les premiers noyaux de transformateur utilisaient du fer solide, mais des méthodes se sont développées au fil des années pour raffiner le minerai de fer brut en matériaux plus perméables tels que l'acier au silicium, qui est utilisé aujourd'hui pour la conception des noyaux de transformateur en raison de sa plus grande perméabilité. En outre, l'utilisation de nombreuses feuilles stratifiées densément emballées réduit les problèmes de courants de circulation et de surchauffe causés par les conceptions à noyau de fer solide. D'autres améliorations dans la conception du noyau sont réalisées grâce au laminage à froid, au recuit et à l'utilisation d'acier à grains orientés.
1. Laminage à froid
L'acier au silicium est un métal plus mou. L'acier au silicium laminé à froid augmentera sa résistance, ce qui le rendra plus durable lors de l'assemblage du noyau et des bobines.
2.Recuit
Le processus de recuit consiste à chauffer l’acier central à une température élevée pour éliminer les impuretés. Ce processus augmentera la douceur et la ductilité du métal.
3. Acier à grains orientés
L'acier au silicium possède déjà une perméabilité très élevée, mais celle-ci peut être encore augmentée en orientant le grain de l'acier dans la même direction. L'acier à grains orientés peut augmenter la densité de flux de 30 %.
Noyaux à trois, quatre et cinq membres
Noyau à trois membres
Les noyaux à trois branches (ou pattes) sont fréquemment utilisés pour les transformateurs de type sec de classe de distribution, à la fois de type basse et moyenne tension. La conception à noyau empilé à trois branches est également utilisée pour les transformateurs de puissance à huile de plus grande taille. Il est moins courant de voir un noyau à trois branches utilisé pour les transformateurs de distribution à huile.
En raison de l'absence de branche(s) extérieure(s), le noyau à trois pattes seul ne convient pas aux configurations de transformateur étoile-étoile. Comme le montre l'image ci-dessous, il n'y a pas de chemin de retour pour le flux homopolaire présent dans les conceptions de transformateurs étoile-étoile. Le courant homopolaire, sans chemin de retour adéquat, tentera de créer un chemin alternatif, soit en utilisant des entrefers, soit en utilisant le réservoir du transformateur lui-même, ce qui peut éventuellement conduire à une surchauffe et éventuellement à une panne du transformateur.
(Découvrez comment les transformateurs gèrent la chaleur grâce à leur classe de refroidissement)
Noyau à quatre membres
Plutôt que d'utiliser un enroulement tertiaire delta enterré, une conception de noyau à quatre branches fournit une branche externe pour le flux de retour. Ce type de conception de noyau est très similaire à une conception à cinq branches également dans sa fonctionnalité, ce qui contribue à réduire la surchauffe et le bruit supplémentaire du transformateur.
Noyau à cinq membres
Les conceptions à noyau enveloppé à cinq pattes sont aujourd'hui la norme pour toutes les applications de transformateurs de distribution (que l'unité soit ou non en étoile). Étant donné que la surface en coupe transversale des trois membres internes entourés par les bobines est le double de la taille de la conception à trois membres, la surface en coupe transversale de l'étrier et des membres externes peut être la moitié de celle des membres internes. Cela permet de conserver les matériaux et de réduire également les coûts de production.
Heure de publication : 05 août 2024