Explication détaillée : Tôles d’acier au silicium pour transformateurs

Un transformateur est principalement constitué d’un noyau de fer et de conducteurs. Le noyau de fer est principalement fabriqué à partir de tôles d’acier au silicium laminées. Les tôles d’acier au silicium sont des tôles d’acier contenant 0,8 % à 4,8 % de silicium, possédant une forte perméabilité magnétique. Dans un transformateur, les tôles d’acier au silicium peuvent générer une grande induction magnétique, et leurs performances déterminent la taille du transformateur.

Les tôles d’acier au silicium déterminent les pertes de puissance d’un transformateur.

Lorsqu’un transformateur fonctionne, il génère des pertes de puissance. Il existe deux principaux types de pertes : les pertes par effet Joule dues à la résistance des bobines, et les pertes fer dans les tôles d’acier au silicium, simplement appelées « pertes fer ». Il y a deux causes de pertes fer dans les tôles d’acier au silicium : la « perte par hystérésis » et la « perte par courants de Foucault ».

La perte par hystérésis est la perte fer générée lors du processus de magnétisation du noyau en raison de l’existence de l’hystérésis magnétique. L’ampleur de cette perte est directement proportionnelle à la surface délimitée par le cycle d’hystérésis du matériau. L’acier au silicium a un cycle d’hystérésis étroit, ce qui entraîne des pertes par hystérésis plus faibles dans le noyau du transformateur, réduisant ainsi considérablement la génération de chaleur.

Courbe d’hystérésis du transformateur (Figure 1)

La perte par courants de Foucault est causée par les courants induits générés dans le noyau, circulant dans un plan perpendiculaire à la direction du flux magnétique. C’est également la cause de l’échauffement du noyau. Pour réduire cette perte, les tôles d’acier au silicium sont laminées pour augmenter la résistance dans le chemin des courants de Foucault.

Perte par courants de Foucault du transformateur (Figure 2)

Comment les tôles d’acier au silicium génèrent le flux magnétique et affectent l’élévation et l’abaissement de la tension

Les tôles d’acier au silicium déterminent la perte de puissance du transformateur. Comme mentionné ci-dessus, leur taille et leur forme sont des facteurs importants affectant la perte de puissance. Théoriquement, plus les tôles d’acier au silicium sont fines et plus les bandes assemblées sont étroites, meilleur est l’effet. Cependant, l’efficacité et la section transversale effective du laminage doivent également être prises en compte. Généralement, les noyaux de transformateur utilisent des tôles d’acier au silicium laminées à froid de 0,35 mm d’épaisseur en forme de « 日 » ou de « 口 ».

Laminage du noyau du transformateur (Figure 3)

Les transformateurs sont fabriqués sur le principe de l’induction électromagnétique. Deux enroulements, un enroulement primaire et un enroulement secondaire, sont enroulés sur un noyau de fer fermé. Lorsque l’enroulement primaire est connecté à une alimentation en courant alternatif, un courant alternatif le traverse, créant une force magnétomotrice (FMM). Sous l’influence de cette FMM, un flux magnétique alternatif est généré dans le noyau de fer.

Selon la loi de Lenz, le flux magnétique généré par le courant induit s’oppose au changement du flux magnétique d’origine. À mesure que le courant induit augmente, le flux magnétique généré est opposé au flux magnétique d’origine, ce qui produit une tension alternative de niveau inférieur dans l’enroulement secondaire. Par conséquent, le noyau de fer est la partie du circuit magnétique du transformateur, ce qui explique son principe d’élévation et d’abaissement de la tension.

Indicateurs de performance pour la sélection des tôles d’acier au silicium :

A. Faible perte fer : L’indicateur de qualité le plus important. Les pays du monde entier utilisent les valeurs de perte fer pour classer les qualités ; plus la perte fer est faible, plus la qualité est élevée et meilleure est la qualité.

B. Haute induction magnétique : Les tôles d’acier au silicium qui atteignent une induction magnétique plus élevée sous le même champ magnétique donnent des noyaux de moteur ou de transformateur plus petits et plus légers, économisant ainsi les tôles d’acier au silicium, le fil de cuivre et les matériaux d’isolation.

C. Facteur d’empilage élevé. Les tôles d’acier au silicium ont une surface lisse, plane et une épaisseur uniforme, ce qui améliore le coefficient d’empilage pour la fabrication du noyau.

D. Bonnes propriétés d’emboutissage. C’est encore plus important pour la fabrication de noyaux pour petits et micro-moteurs.

E. Bonne adhérence et soudabilité de la surface au film isolant.

F. Vieillissement magnétique.
G. Les tôles d’acier au silicium doivent être livrées après recuit et décapage.