Principales fonctions des noyaux de transformateur

Principales fonctions des noyaux de transformateur :

Étant donné que les transformateurs fonctionnent toujours sous courant alternatif (AC), des pertes de puissance se produisent non seulement dans la résistance des enroulements mais également dans le noyau en raison de la magnétisation par le courant alternatif. Le noyau du transformateur se compose de deux parties : les branches du noyau (ou colonnes du noyau) et les culasses. Les enroulements (bobines) sont montés sur les branches du noyau, tandis que les culasses sont utilisées pour compléter le circuit magnétique. Pour réduire l'hystérésis et les pertes par courants de Foucault au sein du noyau, celui-ci est généralement assemblé en empilant des tôles d'acier au silicium selon des règles spécifiques. Ces feuilles contiennent environ 5% de silicium, ont une épaisseur de 0,35 à 0,50 mm, et sont recouvertes sur leurs deux faces d'un vernis isolant de 0,01 à 0,13 mm d'épaisseur.

La perte par hystérésis est la perte de fer générée pendant le processus de magnétisation en raison du phénomène d'hystérésis magnétique. L'ampleur de cette perte est proportionnelle à la zone délimitée par la boucle d'hystérésis du matériau. Étant donné que l'acier au silicium a une boucle d'hystérésis étroite, son utilisation pour le noyau du transformateur entraîne une perte d'hystérésis relativement faible, ce qui réduit considérablement le degré d'échauffement. De plus, la structure stratifiée (en feuille) du noyau contribue à minimiser un autre type de perte de fer : la perte par courants de Foucault. Lorsque le transformateur est en fonctionnement, le courant alternatif dans les enroulements produit naturellement un flux magnétique alternatif. Ce flux magnétique changeant induit un courant dans le noyau. Ce courant induit circule dans des plans perpendiculaires à la direction du flux magnétique, d'où le nom de « courants de Foucault ». La perte par courants de Foucault provoque également un échauffement du noyau. Pour réduire les pertes par courants de Foucault, le noyau du transformateur est empilé à l’aide de tôles d’acier au silicium mutuellement isolées. Cela force les courants de Foucault à circuler à travers des chemins étroits et allongés avec des zones de section transversale plus petites, augmentant ainsi la résistance électrique le long du chemin des courants de Foucault. Dans le même temps, la teneur en silicium de l'acier augmente la résistivité du matériau, ce qui permet également de réduire les courants de Foucault.