Constitution d'un transformateur

[Max1223]

Bonjour à tous,
J'ai une ou deux questions concernant la constitution d'un transformateur électrique.
Dans tout ceux que j'ai démonté, la plupart sont feuilletés. De ce que j'ai pu lire ici et là, ce serait pour limiter les courants de Foucault et ainsi les pertes joules.
Bien que je ne comprends pas bien le phénomème, Je comprends que c'est pour optimiser le rendement du transfo.
Ma question est la suivante: les tôles du feuilletage sont-elles isolées électriquement les une des autres ?
Cordialement.
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[f6bes]

Bjr à toi, Non les toles ne sont pas isolées les une des autres . (bien que souvent le transfo soit impégré ..mais ça concerne le bobinage)
Bonne journée

[Antoane]

Bonjour,

Les courants de Foucault (Eddy currents) sont des courants parasites induits dans les pièces conductrices par des champs magnétiques variables y étant établis. Le noyau en fer d'un transformmateur est soumis àun champ magnétique variable du fait de la présence des enroulements, il s'y développe donc des courants de Foucault. En circulant dans le matériau constituant le noyau, ceux-ci génèrent de la chaleur (P=R*I²), qui est perdue. Les courants de Foucault constitute donc une perte de rendement du transformateur, et il faut les minimiser.

Utiliser des toles permet de créer des fines couches isolantes entre les couches de matériau conduisant bien le champ magnétique (ie. le fer). Ces fines couces isolantes vont limiter la création de courant de Foucault. Par principe, les toles doivent donc être isolées les unes des autres. Cette isolation est cependant fine et fragile, car il suffit d'isoler des tension minimes (<<1 V).

https://fr.wikipedia.org/wiki/T%C3%B...uillet%C3%A9es

[jiherve]

Bonjour,
Voyons F6BES les tôles sont isolées par un vernis ou un traitement chimique sinon le feuilletage ne servirait à rien, mais ce n'est pas une isolation parfaite.
JR

[A voir en vidéo sur Futura]

[JeanYves56]

Bjr ,

Oui les toles sont isolées , plusieurs procedés , un vernis , ou une phosphatation

[f6bes]

Bonjour,
Voyons F6BES les tôles sont isolées par un vernis ou un traitement chimique sinon le feuilletage ne servirait à rien, mais ce n'est pas une isolation parfaite.
JR

Ok Jiherve,
J'en ai détolé ( doit rester encore qq toles qui trainent) mais je n'ai pas vu traçe de vernis ( en général c'est brillant).
. Certainement une conception "limite" de bas de gamme.D'aillleurs je trouvais qu'il chauffait pas mal pour le peu qu'on lui demandait ! J'en ai qui d'ailleurs
n' a pas appréçié de rester sous tension SANS charge. C'est une odeur de cramé qui m'a averti ( mais la béte était décédée) !
Ca fait plaisir d'etre " corrigé" de cette façon. de façon courtoise.
Bonne fétes à toi et ta famille.

[titijoy3]

pour s'en assurer il suffit de poser les pointes d'un ohmmètre (pas trop fort)

cela dit, de nombreux bobinages sont tenus par une soudure à l'arc sur toute la longueur de l'empilage

[JeanYves56]

oui sur les micro onde par ex ,
mais la section n'est pas la même !

[Antoane]

Bonjour,

cela dit, de nombreux bobinages sont tenus par une soudure à l'arc sur toute la longueur de l'empilage

Oui, et c'est source de pertes, mais avec l'avantage de ne pas couter cher à produire pour une excellente stabilité mécanique.
Un transformateur de distribution (réseau ENEDIS), par exemple, qui répond à des contraintes de rendement beaucoup plus fortes que de prix (à la différence du Xfo de micro-onde) ne sera donc pas fini ainsi.

[Jeryko]

Bonjour à tous,

L'isolement des tôles sert à "interdire" la production de courants internes dans la masse du noyau. (Cts de Foucault)

Considérer que ces courants forment des boucles concentriques, dans la masse du noyau et perpendiculaires au champ magnétique variable qui les produit.
Ces boucles de courant devant passer de tôle en tôle, le courant a des difficultés puisque les tôles sont isolées.
Même si des points de contact existent entre tôles, le chemin à parcourir par le courant étant plus long, son effet est très limité.
De plus, la résistivité du fer est assez forte, cela limite son effet.

Par contre, rien ne s'oppose à ce qu'un cordon de soudure réunisse toutes les tôles à un même potentiel à condition qu'il soit
judicieusement placé et n'aide pas la production de courant de Foucault.

Mais comme rien n'est parfait !
Les constructeurs adoptent des compromis.

[jiherve]

Bonsoir
un dernier point : l’épaisseur des tôles est bien sur variable en fonction de la fréquence , plus celle ci sera grande et plus fine seront les tôles cependant au dela de qqs kilohertz il faut passer aux ferrites.
JR

[JeanYves56]

bjr ,

l'epaisseur ( de 0.35 à 0.50 ) est variable suivant la qualité de la tole ( induction et perte en watt)

[antek]

Dans les transformateurs toriques on utilise des ferrites je suppose (?!).

[JeanYves56]

on utilise des rondelles ! ,
mais artisanalement c'est beaucoup plus compliqué à bobiner , on utlise une canette

Un transformateur torique a moins de fuite et aussi moins de pertes par courants de Foucault .

[Jeryko]

Bonjour à tous,
@antek,

Dans les transformateurs toriques on utilise des ferrites je suppose (?!).

Pas forcément.

D'ailleurs je pense que la majorité des transfo toriques utilisent des tôles ? (50Hz)

Les techniques de réalisation sont les toujours les mêmes.
Le circuit magnétique parfait doit être sans "joint" mais il faut aussi pouvoir y insérer les bobinages ! tout le problème est là.
- tôles avec joints décalés
- tôles ou ferrites avec joints alignés mais dont les surfaces de contact sont rectifiées
- certains transfo ou tores peuvent ne pas avoir de joint mais dans ce cas ils sont bobinés à la main ? Il y a peut-être des machines ? ? .
(utilisé notamment le cas des selfs de filtrage comportant peu de spires.)

Par contre, les transfo THT de nos anciennes TV étaient toujours en ferrite, mais non torique)

Nota : J'ai déjà dépiauté un transfo torique mais je ne me souviens plus du noyau.

[coco34]

BJR
OUI je suis d'accord les tôles sont isolées par un vernis, et c'est pour réduire les pertes fers par contre les pertes joules pas du tout

[Antoane]

Bonjour,

Les noyaux toriques peuvent être construit de diverses manières :
- massif :

* cas des premiers transformateurs (avec fortes pertes par courants induits) - technologie complètement abandonnée aujourd'hui
* noyaux ferrite

- en bobinant un fin ruban sur lui-même (comme un ruban de scotch), ce qui permet d'utiliser un ruban très mince a grains orientés. Cette structure est aussi utilisée pour réaliser des circuits fonctionnant à plusieurs MHz, en remplacant le fer-silicon par un ruban nanocristalin (épaisseur de l'ordre de 10-100 um).
- Avec des "rondelles" (tole en forme de disque avec un trou central pour faire passer le bobinage) : le champ mangétique n'étant pas toujours dans la même direction vs. la direction du lamibage de la tole, cette structure a l'inconvéniant de ne pas exploiter plainememnt le potentiel de l'acier, qui doit être aussi isotrope que possible, alors qu'orienter les grains permettrait de meilleures performances
- L'association de deux noyaux en C permet de faire un noyaux ressemblant à un noyau torique.
- Autre auquel je ne pense pas.

Il existe des machines à bobiner les tores, voir par exemple : https://youtu.be/3e_7WpcAnNc?si=qc1jLebZ5WklE7rp&t=86 (qui montre aussi la fabrication du noyau bobiné).
et en version DIY : https://www.youtube.com/watch?v=46rbpPwqelY

[JeanYves56]

rE ,

Oui ce type de machine ! ,
ça existait purement mecanique , comme le doc joint

pour ceux qui s' interessent à ce genre de mecanique , aller voir le musée de la Corderie de Vallois à Rouen ,
il ne faisait pas de transfo , mais c'est tres intéressant !

https://corderievallois.fr/fr/collec...de-la-corderie

[Jeryko]

Bonsoir à tous,

Bravo et merci à tous. J'ai encore à apprendre mais je ne révise plus.

@coco34

OUI je suis d'accord les tôles sont isolées par un vernis, et c'est pour réduire les pertes fers par contre les pertes joules pas du tout

Il faudra donc l'expliquer ce que sont les pertes fer ?
Pour moi :
Courant de Foucault = courant n'ayant rien de particulier hormis le fait qu'il circule dans la masse des noyaux (ou disque alu sur les compteurs, ect ...)
Et lorsqu'un courant circule j'applique la loi d'Ohm et la loi de Joules.
Je me trompe ?

Bonne année 2024 à tous,

[coco34]

bonsoir jeryko

les "pertes fer" ce sont les pertes du circuit magnétique : courant de faucoult et par hystéresis: essai à vide I secondaire nul I primaire négligeable...
les pertes joules ce sont aussi les "pertes cuivre" ou par effet joules dans le conducteur des bobinages primaire et secondaire, essai en CC.

Si on mélange effet joule et courant de foucault on considère alors que les pertes fer ont aussi des pertes par effet joules mais non depuis longtemps il a été décidé de séparer les pertes fer et les pertes cuivre pour mieux comprendre les choses et de rester sur effet joules = chute ohmique d'un conducteur.

un autre exemple par analogie plaque à induction on evite de dire que c'est un chauffage par effet joules contrairement à la plaque électrique résistive ou vitro céramique.
même si c'est aussi un effet joule dans les courants de foucaults mais on prefere dire que ce sont des pertes magnétiques.

bonne année !
ps on peut aussi faire les pertes du moteur c'est le même principe auquel se rajoute les pertes mécaniques

ps2 attention la loi de joule ce n'est pas l'effet joule !

[Max1223]

Bonjour et bonne année à tous.
Merci pour vos explications très détaillées.
Je me posais ces questions car j'ai un transfo dont les tôles (extérieures) commencent à se détacher. Je voulais mettre une fine pellicule de colle, qui aurait isolé électriquement la partie de la tôle, d'où ma question.
Cordialement.

[jiherve]

Bonjour,
si ce sont les "I" qui se désolidarisent des "E" alors un petit coup de vernis suffira pour refixer le tout .
JR

[Max1223]

Les tôles extérieures (de chaque côté du transfo) se sont décollées et baillent un peu.
J'avais aussi pensé mettre du vernis ou peinture (enfin une matière qui isolerait) et venir serrer toutes les tôles entre-elles via une vis traversante. (j'ai un trou diamètre 4 traversant), mais je ne sais pas si c'est une bonne idée (en référence à un commentaire écrit plus haut par jeryko)

Par contre, rien ne s'oppose à ce qu'un cordon de soudure réunisse toutes les tôles à un même potentiel à condition qu'il soit
judicieusement placé et n'aide pas la production de courant de Foucault.

@jeryko, qu'entends-tu par bien placé ? Que faut-il éviter (concrètement) ?

cordialement

[coco34]

bonjour l'entrefer est préjudiciable il faut les resserrer.
réunir les tôles à un endroit sur le bords génère des courants de foucault mais cela représente pinups sur la surface magnétique, ensuite le flux se séparent dans chaque feuille ...
une vis amagnétique en laiton en alu serait l'idéal

[jiherve]

bonsoir
les courants de Foucault se produisent dans tout corps conducteur. On peut très bien utiliser une vis acier à condition de l'isoler des tôle un bout de rétractable et deux rondelles isolantes feront le job.
JR

[JeanYves56]

On peut faire differents montages ,
souvent la tige fileté est d'un diametre bien plus faible que les trous dans les toles + une rondelle isolante epaulée dans les bouts
donc pas de contact avec les toles .

[Jeryko]

Bonsoir à tous,
@Max1223
Je ne suis pas professeur, je vais faire au plus simple en négligeant bon nombre de paramètres secondaires.
Après Stop. (voir l'Internet pour plus de détails scientifiques)

Il faut voir où se produisent les courants parasites, dans la masse, (le coeur) des métaux soumis à un champ magnétique variable.
Comme tout courant, il se caractérise par une grandeur physique en A. (Ampères)

-A) Les tôles doivent être isolées du mieux possible mais quelques contacts sont tolérables si le courant parasite offert par ces
contacts doit parcourir un chemin relativement long pour passer de tôle en tôle. (résistivité du fer grande)

-B) Les tôles doivent avoir une épaisseur minimale pour limiter le courant interne dans une tôle. (0mm n'est pas possible !)

-C) Les courants parasites ne sont pas mesurables (à l'ampèremètre), il faut imaginer où ils se trouvent.
C'est donc le "chemin" de ces courants qu'il faut absolument "couper" ou "compliquer" pour réduire les pertes.
(Dans un shunt de mesure, on donne des traits de scie pour augmenter le chemin du courant et aussi réduire la section de passage)

-D) En dehors de ces "chemins", des contacts (court-circuits) de tôles sont possibles.
Cas théorique quasi idéal en exemple : (J'ai négligé des paramètres secondaires pour faire simple)
Si toutes les tôles d'un transfo sont parfaitement isolées, un cordon de soudure rectiligne reliant toutes les tôles peut être réalisé n'importe où.

-E) Représentation sur une photo d'un transfo. Je ne sais pas comment faire autrement.
Quelques cas classiques.

Un trou traversant dans un transfo est généralement prévu pour une vis traversante, dans les coins, aux bons endroits.
(Pour parfaire, on pourrait imaginer des canons isolants et des rondelles isolantes mais le gain serait négligeable.

Mais finalement, plus il y aura de "petites" possibilités pour les courants induits parasites plus il y aura de pertes dans le transfo.
Toutes les imperfections s'ajoutent.

[coco34]

bonsoir

Jihervé je ne suis pas vraiment d'accord avec toi quand tu écris :

bonsoir

les courants de Foucault se produisent dans tout corps conducteur. On peut très bien utiliser une vis acier à condition de l'isoler des tôle un bout de rétractable et deux rondelles isolantes feront le job.
JR

tu as raison en partie mais tu oublis une chose la perméabilité magnétique, ici le fer va canaliser les lignes de champs qui ensuite feront des courants de foucaults.

un matériaux amagnétique c'est quand il a un µ équivalent à l'air ou au vide 1, donc avec une vis en laiton en aluminium on aura presque aucun champ dans la vis le champ sera toujours concentré dans les tôles en fer.

presque aucun champ c'est presque aucun courants de foucault.


https://fr.wikipedia.org/wiki/Perm%C...agn%C3%A9tique

[jiherve]

bonjour,
c'est faux les courants de Foucault se développent dans n'importe quel conducteur ce sont des courants induits!
https://fr.wikipedia.org/wiki/Courants_de_Foucault
JR

[coco34]

bonjour jihervé je n'ai pas indiqué l'inverse ne déformes pas mes propos.
oui mais le champs est de combien dans de l'alu le laiton à coté des tôles ?