Les transformateurs 50 ou 60 Hz utilisent généralementsitôles d'acier au licon, généralement découpés ou perforés à partir de feuilles de 0,5 mm ou moins, vernies ou enduites des deux côtés. Il en résulte la suppression ou l'élimination des courants de Foucault souhaitée.
Il existe deux principaux types de transformateurs monophasés, comme le montre la figure 1.
Figure 1 : Types de transformateurs de puissance 50/60 Hz
Transformateurs de type coque :Pour les petits transformateurs, letype de coqueest sélectionné. Les transformateurs résultants ont une seule bobine portant à la fois les enroulements primaire et secondaire, comme le montre la figure 1 (a). Les stratifications peuvent être empilées à de nombreuses hauteurs différentes, en fonction de la valeur VA requise. Ces hauteurs de pile sont choisies pour s'adapter à l'une des nombreuses bobines d'enroulement exclusives. Les stratifications utilisées sont embouties à partir d'une feuille et sont appelées stratifications « E&I » en raison de leur forme. Ceux-ci sont présentés plus en détail sur la figure 2 (a).
Transformateurs de type membre :Les laminages E & I deviennent moins économiques à mesure que la valeur VA requise augmente. La surface exposée du bobinage disponible pour le refroidissement diminue proportionnellement pour les plus grandes tailles, nécessitant ainsi des noyaux plus gros, avec plus de pertes et plus coûteux pour acquérir la valeur nominale VA. Ainsi, pour les transformateurs plus gros, letype de membreest sélectionné, comme le montre la figure 1 (b). Les transformateurs résultants ont deux bobines d'enroulement, chacune portant à la fois des enroulements primaires et secondaires, ces enroulements sont interconnectés en série et/ou en parallèle selon les besoins. Les stratifications sont de simples rectangles découpés dans une feuille et empilés comme le montre la figure 2 (b).
Figure 2 : Formes et empilement de tôles d'acier au silicium
La puissance nominale du transformateur au-dessus de laquelle les noyaux coupés deviennent plus économiques que les noyaux E&I, tant en termes de coût que d'inefficacité, se situe entre 2 kVA et 3 kVA.
Transformateurs toroïdaux :Les stratifications ci-dessus sont poinçonnées et découpées au hasard dans une tôle d'acier au silicium, l'orientation des grains n'est donc pas possible. Il existe un autre procédé dans lequel le matériau de stratification est fabriqué en bandes et les grains métalliques sont orientés dans la direction de la bande. Cette bande orientée grains est ensuite enroulée en tore comme un rouleau de papier toilette. Le transformateur toroïdal résultant comporte tous les grains métalliques de l'acier s'étendant circonférentiellement et peut donc fonctionner à une densité de flux plus élevée. Cela conduit à un transformateur plus léger, plus petit et plus efficace. Cependant, le matériau est plus cher et sa fabrication nécessite des machines spécialisées de bobinage et de navette. des exemples de transformateurs toroïdaux que vous connaissez peut-être sont les transformateurs de courant et les « transformateurs variac » (Figure 3).
Figure 3 : Exemples de noyau toroïdal
Cœurs 400 Hz :Pour les transformateurs destinés à être utilisés à 400 Hz (par exemple dans l'industrie aérospatiale), les pertes par hystérésis de l'acier au silicium, courantes pour les applications à 50 ou 60 Hz, peuvent devenir ingérables. Des matériaux avec une courbe d'excitation (BH) plus linéaire et une hystérésis plus faible sont donc nécessaires.Noyaux en acier amorphe (verre métallique)ont ces propriétés améliorées et conviennent à ces applications. À 50/60 Hz, ils présentent un tiers des pertes de l'acier au silicium conventionnel mais sont deux fois plus chers.
Cœurs haute fréquence :Aux hautes fréquences (1 kHz et plus), les matériaux ci-dessus ne conviennent pas en raison de leurs pertes par hystérésis élevées. Ainsi, un matériau ferrite est normalement choisi. Les ferrites sont des composés céramiques de métaux de transition avec de l'oxygène, ferrimagnétiques mais non conducteurs. Les ferrites utilisés dans les transformateurs ou les noyaux électromagnétiques contiennent des oxydes de fer combinés à des composés de nickel, de zinc et/ou de manganèse. Ils ont une faible coercitivité, ce qui est très avantageux pour un fonctionnement à haute fréquence.
Figure 4 : Exemples de noyaux de ferrite
Les noyaux de ferrite peuvent être moulés dans n'importe quelle forme requise, comme indiqué dans la figure ci-dessus.
