Bobine : inductance et saturation

[quentief]

Bonjour à tous,

J'ai conçu une bobine our l'un de mes projets, celle-ci devrait me servir à limiter le courant grâce à son impédance. Pour la concevoir, j'ai récupéré le noyau d'un transformateur d'un vieux chargeur de batterie de voiture et j'ai enroulé entre 30 et 35 tours de fil de cuivre autour. D'après mes calculs, j'obtiens une inductance de 100mH.

Je n'ai toutefois considéré dans mes calculs que la partie du noyau qui est enlacé par la bobine. Je ne sais pas si la forme de "8" du transformateur (son circuit magnétique) a un impact sur son inductance. Du coup je me tourne vers vous, pourriez-vous confirmer ou peut-être même infirmer mon hypothèse simplificatrice ?

Un ami à moi vient par ailleurs de m'apprendre que l'inductance d'une bobine peut dramatiquement chuter si le courant la parcourant dépasse le courant de saturation. Sauriez vous également me dire comment je peux calculer cette intensité maximale ?

Merci par avance
-----

[harmoniciste]

Bonjour.
Comment tu as fait pour calculer l'inductance, sans connaitre le flux magnétique PHI produit dans le circuit magnétique? (L = PHI/ (N*I)

On sait que l'intensité magnétique B (en Tesla) est le résultat de la Force magnéto-motrice H (en Ampère*tours) divisé par la longueur L du circuit magnétique qu'il faut magnétiser, et multiplié par la perméabilité Mu de ce circuit.
Donc B = Mu* N*I /L Or Mu vaut 4 Pi 10^-7* Mu _relative Pour le vide (ou l'air) Mu_relative vaut 1. Pour le fer de ton transformateur, Mu = 2000 environ.

On aura alors B_saturation 1.2 Tesla = 4 Pi*10^-7*2000* 35*I /L et si ton circuit magnétique a une longueur de 0,06 m, alors un courant de 75 mA suffira à produire la saturation de ce circuit magnétique

Il est tres facile de mettre un entrefer dans le circuit agnétique pour éviter d'atteindre la saturation du fer.: Si on suppose que l'entrefer (en air) d'épaisseur E absorbe l'essentiel de la force magnéto-motrice: on a B_saturation 1.2 Tesla = 4 Pi*10^-7*1* 35*I /E et dans ce cas ton courant de saturation devient I_saturation = 1,2 * E /(4 Pi*10^-7*1* 35) avec 2mm d'entrefer, on trouve I_saturation= 5.5 A

[quentief]

Merci pour ta réponse Harmoniciste, au vu de ta réponse je pense que je suis complètement à côté de la plaque....

Enfaîte, pour calculer mon inductance j'ai simplifié le problème en considérant qu'il s'agit d'un solénoïde.

Voici une photo de ma bobine :

20200208_131403.jpg

Et voici les dimensions du noyau magnétique :

1.JPG

Afin de calculer ses dimensions, j'ai donc considéré un solénoïde enroulé autour d'un noyau en fer doux, de perméabilité magnétique relative de 4000. A cet effet, j'ai utilisé le calculateur de ce site afin de calculer l'inductance : https://rimstar.org/science_electron...inductance.htm

Comme je le disais, je n'ai considéré que le fer enlacé par la bobine, du coup voici les dimensions de mon noyau magnétique simplifiées par cette hypothèse :

2.JPG

Avec une perméabilité relative de 4000, 35 tours de fil de cuivre autour d'un noyau de 4cm de longueur pour 9cm² de section, j'obtiens une inductance de 139 mH

[quentief]

Re : j'ai peut-être oublié de préciser l'épaisseur du noyau en forme de 8, le noyau fait 3 cm d'épaisseur

[A voir en vidéo sur Futura]

[Black Jack 2]

Bonjour,

Si le circuit magnétique vient d'un transfo "tout venant", ce sera probablement plus proche de µr = 2000

B = µ H
B = µ * nI/L
B = 4.Pi.10^-7 * 2000 * 35 * I/0,04
B = 2,2 * I

Si Bmax = 1,8 (T) --> Imax = 0,8 A (valeur crète)

Attention alors à l'échauffement en fonction de la fréquence utilisée (même faible comme 50 Hz)
Si on veut limiter l'échauffement en travaillant par exemple à 50 Hz, il vaut mieux limiter l'induction vers 1,2 T.

J'ai bien pris L = 4 cm ... et non je n'ai pas trahi le théorème d'Ampère en ce faisant.

[quentief]

Comment connaissez vous la valeur Bmax ? Black Jack 2 l'estime à 1.8 T tandis que Harmoniciste l'estime à 1.2 T

[Black Jack 2]

Bonsoir,

Cela dépend du type de fer ... et de l'utilisation.

Par exemples

Pour du fer doux, l'induction maximale est 2 T
Pour des tôles trafoperm, l'induction maximale est 1,8 T
Pour des tôles à grains orientés, l'induction maximale est 1,6 T
...
Pour certaines ferrites, l'induction maximale est de quelques centaines de T

Ce sont les ordres de grandeur pour les inductions de saturation de différents matériaux magnétiques.

MAIS, il y a un autre point à prendre en considération, c'est l'échauffement.
Les pertes par hystérésis et par courant de Foucault entraînent de l'échauffement du "fer" proportionnel à la fréquence utilisée.

Même à 50 Hz, un "fer" dont l'induction de saturation est par exemple 1,8 T atteindrait presque à coup sûr, des températures "anormales" en travaillant à induction bien inférieure à 1,8 T.

Un transfo avec des tôles comme on en trouve dans la plupart des transfos courants du commerce, ne devrait pas travailler à plus de 1,2 T à 50 Hz pour ne pas chauffer trop ... même si les tôles utilisées ont une saturation très marquée à induction bien plus élevée.

[harmoniciste]

J'ai bien pris L = 4 cm ... et non je n'ai pas trahi le théorème d'Ampère en ce faisant.

Je pense que si: La longueur du circuit fer du transfo de quentief est environ 16 cm

[harmoniciste]

Comment connaissez vous la valeur Bmax ? Black Jack 2 l'estime à 1.8 T tandis que Harmoniciste l'estime à 1.2 T

Cela dépend de ce que tu as prévu comme courant max: Voici un exemple où tu as directement de B en fonction des N*I/cm de circuit magnétique pour des tôles de transfos

[quentief]

D'accord, dans ce cas restons sur 1.2 T. J'ai confiance en vous Black Jack 2 mais juste par curiosité, pourriez vous m'envoyer un lien me permettant de retrouver la saturation magnétique associé à chaque matériau ?

Harmoniciste, tu parlais d'ajouter des entrefers afin d'éviter d'atteindre la saturation du fer, me serait il possible d'ajouter quelque chose à mon noyau de transformateur pour aboutir à cela ?

[harmoniciste]

Ton circuit magnétique est constitué de tôles en forme de E et de I. Les tôles en E sont empilées alternativement en "tête bèche" et les tôles en I comblent les vides.
Si tu veux aménager un entrefer, il suffit d'empiler les tôles en E sans les alterner et d'intercaler une cale d'épaisseur voulue entre cet empilage et celui des tôles en I

[Black Jack 2]

Bonjour,

Je pense que si: La longueur du circuit fer du transfo de quentief est environ 16 cm

Et bien non, ce qui suit ne te convaincra probablement pas ... et pourtant c'est ainsi.

Pourquoi penses-tu que pour le calcul d'une inductance bobinée sur un cylindre, on ne prend en compte que la longueur et la section du cylindre bobiné et pas le "chemin" extérieur à la bobine ?
Si je t'entends bien, il y aurait là un soucis puisque le "chemin" de retour est dans l'air et que dès lors sa reluctance devrait être très grande.

Le théorème d'ampère oblige à tenir compte de TOUTES LES RELUCTANCES ... On ne peut pas négliger l'air dans le chemin de retour.
Pour un transfo, certes, les lignes magnétiques se ferment via le fer du transfo (avec un µr élevé, avec une longueur "moyenne" et une section "pas énorme").
Les lignes se ferment également dans l'air, avec évidemment un µr bien plus petit, mais avec un rapport S/L qui vaut quoi ? ... En pratique énormément plus grand que le S/L dans le fer.

Un transfo (sur EI) est susceptible de perturber magnétiquement des appareils sensibles à une distance grande (souvent plusieurs mètres)... tout simplement parce que les lignes magnétiques se ferment dans l'air jusqu'à des distances grandes.
Ces lignes sont plus longues que celles dans le fer ... mais imagine la section qu'elles empruntent.

Bref, même si on n'y pense pas, en dehors de la bobine, le passage par l'air est un quasi court-circuit magnétique ... qui "shunte" le passage par le fer.

Je n'ai pas dit que la ferraille en dehors de la partie bobinée n'est pas utile, sans elle, les "fuites magnétiques" perturberaient encore bien plus fort des appareils éloignés du transfo.

Il n'empêche que si on "sciait" la partie métallique hors bobine, on verrait le courant magnétisant n'augmenter que de quelques pourcents et pas d'une quantité énorme comme on pourrait s'y attendre.

Je n'ai en rien trahi le théorème d'ampère, mais seulement tenu compte que, contrairement à ce que beaucoup pensent, l'air permet la fermeture des lignes magnétiques quasi aussi bien (et même parfois mieux) que via le fer (à cause de sa section minuscule comparée à celle de l'air).

Cela dit, le calcul en tenant compte du passage "par l'air" est extrêmement compliqué, quelle section prendre en compte pour quelle longueur et ... ? Mais cela ne modifie en rien ce qui se passe dans la réalité.

Je n'espère pas t'avoir convaincu, cependant si tu en as l'occasion, quelques mesures avec les circuits en C sont faciles à mener pour vérifier ce que j'avance.

Je n'ai pas l'intention de poursuivre sur ceci, je l'ai déjà fait sur un autre site où un incrédule, persuadé par la manière simpliste qu'on lui avait enseigné, a tenté de me faire changer d'opinion, mais a du mettre pied à terre devant les essais qu'il avait la possibilité de réaliser (et que le lui ai soufflé au cours de plusieurs dizaines d'échanges) ... et constater le bien fondé de ce que j'avais écrit.

Dans ton dessin avec entrefer ... pourvu que cet entrefer ne soit pas trop petit (sinon difficile à mesurer) ... tu pourras mesurer que les entrefers dans les jambes qui ne comportent pas la bobine ne modifient pas significativement la valeur de l'inductance.

[quentief]

Je vous remercie à tous de vos réponses. Bon je commence à me rendre compte qu'utiliser le noyau d'un transformateur était peut être une erreur.

Harmoniciste ton idée est vraiment intéressante, mais je voudrais éviter de démonter ce noyau, je pense qu'il pourra peut-être me servir dans d'autres projets, je préfère éviter de prendre le risque de l'abîmer.

Peut être devrais je plutôt partir sur une autre forme de noyau magnétique beaucoup plus simple qu'une forme en EI . Je pensais repartir sur une simple tige en acier, voire peut-être même plusieurs afin d'avoir une section suffisante. Le circuit magnétique ne se refermant pas sûr lui même, je devrais avoir un énorme entrefer empêchant de saturer le cœur. Qu'en pensez vous ?

[Black Jack 2]

Bonjour,

Tu prends le problème à l'envers.

il FAUT commencer par définir ce qu'on veut réaliser, par exemple, une inductance de 1 mH qui doit passer sans saturer un courant de 2 A ... et voir si il y a un problème d'échauffement (donc fréquence et conditions d'utilisation ...) ou des problèmes potentiels de perturbations de matériel proche et ...

Ceci étant défini, on peut alors chercher différents moyens de le réaliser.

[quentief]

D'accord entendu,
Dans ce cas partons de ce que je souhaite : je cherche à concevoir une bobine avec une inductance de 130mH, capable de laisser passer un courant de 7 Ampères. Je cherche en fait à concevoir une bobine permettant de limiter le courant.

[Antoane]

Bonjour,

Et bien non, ce qui suit ne te convaincra probablement pas ... et pourtant c'est ainsi.

Pourquoi penses-tu que pour le calcul d'une inductance bobinée sur un cylindre, on ne prend en compte que la longueur et la section du cylindre bobiné et pas le "chemin" extérieur à la bobine ?
Si je t'entends bien, il y aurait là un soucis puisque le "chemin" de retour est dans l'air et que dès lors sa reluctance devrait être très grande.

Le théorème d'ampère oblige à tenir compte de TOUTES LES RELUCTANCES ... On ne peut pas négliger l'air dans le chemin de retour.
Pour un transfo, certes, les lignes magnétiques se ferment via le fer du transfo (avec un µr élevé, avec une longueur "moyenne" et une section "pas énorme").
Les lignes se ferment également dans l'air, avec évidemment un µr bien plus petit, mais avec un rapport S/L qui vaut quoi ? ... En pratique énormément plus grand que le S/L dans le fer.

Un transfo (sur EI) est susceptible de perturber magnétiquement des appareils sensibles à une distance grande (souvent plusieurs mètres)... tout simplement parce que les lignes magnétiques se ferment dans l'air jusqu'à des distances grandes.
Ces lignes sont plus longues que celles dans le fer ... mais imagine la section qu'elles empruntent.

Bref, même si on n'y pense pas, en dehors de la bobine, le passage par l'air est un quasi court-circuit magnétique ... qui "shunte" le passage par le fer.

Je n'ai pas dit que la ferraille en dehors de la partie bobinée n'est pas utile, sans elle, les "fuites magnétiques" perturberaient encore bien plus fort des appareils éloignés du transfo.

Il n'empêche que si on "sciait" la partie métallique hors bobine, on verrait le courant magnétisant n'augmenter que de quelques pourcents et pas d'une quantité énorme comme on pourrait s'y attendre.

Je n'ai en rien trahi le théorème d'ampère, mais seulement tenu compte que, contrairement à ce que beaucoup pensent, l'air permet la fermeture des lignes magnétiques quasi aussi bien (et même parfois mieux) que via le fer (à cause de sa section minuscule comparée à celle de l'air).

Cela dit, le calcul en tenant compte du passage "par l'air" est extrêmement compliqué, quelle section prendre en compte pour quelle longueur et ... ? Mais cela ne modifie en rien ce qui se passe dans la réalité.

Je n'espère pas t'avoir convaincu, cependant si tu en as l'occasion, quelques mesures avec les circuits en C sont faciles à mener pour vérifier ce que j'avance.

Je n'ai pas l'intention de poursuivre sur ceci, je l'ai déjà fait sur un autre site où un incrédule, persuadé par la manière simpliste qu'on lui avait enseigné, a tenté de me faire changer d'opinion, mais a du mettre pied à terre devant les essais qu'il avait la possibilité de réaliser (et que le lui ai soufflé au cours de plusieurs dizaines d'échanges) ... et constater le bien fondé de ce que j'avais écrit.

Dans ton dessin avec entrefer ... pourvu que cet entrefer ne soit pas trop petit (sinon difficile à mesurer) ... tu pourras mesurer que les entrefers dans les jambes qui ne comportent pas la bobine ne modifient pas significativement la valeur de l'inductance.

D'après ce raisonnement, insérer un entrefer dans la jambe servant à fermer le noyau, i.e. sur la jambe ne portant pas l'enroulement, devrait se traduire par une variation d'inductance limitée, au maximum, à quelques pourcents.
Pourtant, on sait que c'est cet air-gap qui stocke l'énergie et permet d'accroitre le courant de saturation, tout en diminuant l'inductance, du composant. Cet air-gap peut également être placé sur la jambe centrale (et c'est souvent le cas pour optimiser la CEM), avec des conséquences similaires sur l'inductance et la tenue à la saturation, mais au prix de pertes accrues du fait de l'épanouissement du champ sur les conducteurs.

En PJ un résultat de simulation pour un noyau similaire à un pot-core avec un µr = 1000. Le diamètre du pot est de 9 mm, sa hauteur de 8 mm. 12 spires sont bobinées dans le composant, mais seules 3 sont alimentées pour la simulation. L'inductance vaut alors 1.97 µH.
En ajoutant un entrefer de 100 µm dans la jambe externe, l'inductance tombe à 1.1 µH.
En fait, en présence d'un entrefer, on peut souvent considérer que la reluctance du fer est négligeable : ici, la reluctance de l'entrefer vaut : R = 5.96E6 H^-1. Négliger la reluctance du fer permet de prédire une inductance de N^2/R = 1.5 µH - ce qui n'est pas très loin de la valeur simulée ( 1.1 µH).
La simulation montre par ailleurs que, en dehors du voisinage de l'entrefer, la très grande majorité des 100 lignes de champs dessinées est dans le fer et non dans l'air (et c'est plus marqué encore en l'absence d'entrefer), ce qui montre que l'air environnant a un impact négligeable sur l'inductance.

[harmoniciste]

Non, Black Jack, tu ne m'as pas convaincu. Pas plus que ta saturation à 1,8 Teslas pour les tôles de transfo.

Les courbes de tôles de bonne qualité pour transfo présentées plus haut montrent que pour atteindre 1,3 Teslas, il faut 3,5 A.t/cm, tandis que pour atteindre 1,8 Teslas il faudra 100 A.t/cm, soit mille fois plus de pertes Joules
Pour 1,3 T on peut calculer que la valeur de µr est alors d'environ 3000
Tandis que pour 1,8 T, µr n'est plus que de 145

[Black Jack 2]

Bonjour,

"Pourtant, on sait que c'est cet air-gap qui stocke l'énergie et permet d'accroitre le courant de saturation, tout en diminuant l'inductance, du composant. Cet air-gap peut également être placé sur la jambe centrale (et c'est souvent le cas pour optimiser la CEM)"

Fais donc l'essai.
L'air gap ne peut pas être placé sur la jambe centrale, IL DOIT être placé sur la jambe centrale. (et si on veut sur les autres ... mais sans quasi d'effets supplémentaires)
Celui sur les jambes latérales ne sert quasi à rien.
Et surtout ne pas faire de simulation, mais bien faire un essai réel.

Un essai facile avec des C cores.
- met une bobine sur un noyau formé de 2 C cores avec un entrefer de par exemple 4 mm et mesure l'inductance.

- Recommence la même chose mais cette fois-ci en mettant les C de telle manière qu'il forme une espèce de S et met la bobine sur la jambe "droite" avec un entrefer de 4 mm.
et mesure l'inductance.

D'après toi, la 2ème mesure devrait être énormément plus petite puisque la jambe "extérieure" a un entrefer "énorme"... et bien pas du tout. Essaie donc.

Ne pas faire ces essais avec des entrefers minuscules sinon, on se trompe très fort en retournant les C cores par exemple.
Il faut faire les essais (pas des simulations) avec des entrefers largement plus grands que les entrefers "parasites" qui existent en mettant des C Cores l'un contre l'autre.

J'en reste là du cette partie du sujet, je sais que c'est ainsi pour l'avoir constaté à mes dépends lors de mes premiers calculs d'inductances voila bien longtemps.
Et comme par hasard, les inductances calculées par la suite en tenant compte de la remarque faite ici, on eu les caractéristiques MESUREES par la suite correctes.

Quand au 1,8 T pour la saturation ... tu donnes un certain type de tôle pour annoncer les AT ... et bien change de type de tôles si tu veux pouvoir le faire.

En voila quelque-unes piquées sur Wiki: par exemple le Trafoperm (et il y en a d'autres qui permettent plus encore en induction max, voir article suivant)

Désignation	Perte par  Épaisseur   Induction
                        kg de fer   	       max

M 530-50 A	5,30 W	   0,50 mm	1,31 T	
M 400-50 A	4,00 W	   0,50 mm	1,39 T	
M 330-35 A	3,30 W	   0,35 mm	1,41 T	
M 111-35 N	1,11 W	   0,35 mm	1,64 T	
M 111-35 N	1,11 W	   0,35 mm	1,65 T	
TRAFOPERM	1,11 W	   0,30 mm	1,78 T

Ou bien sur un autre site :

Fer pur et fer-cobalt
Ce groupe comprend des matériaux à haute et très haute induction de saturation. Quelques-uns sont obtenus par fusion sous vide,
d'autres par frittage à partir de poudres. Nous fabriquons:
Fer pur magnétique R 3
Fer pur magnétique S 3
Fer pur magnétique S 2
Ces sortes de fer de haute qualité ont une induction de saturation
de 21.500 Gauss environ et une force coercitive de 0,5 à 0,1 Oe.
Les sortes de.fer doux normales à plus haute force coercitive pour
lesquelles on emploie parfois le terme de «antimagnétique», ne
font pas partie de notre programme de production.

*****
Cela ne signifie en rien qu'il faut travailler à induction maximale, il faut veiller à limiter les pertes fer (donc l'échauffement) à un niveau acceptable.
Ce qui oblige souvent même à 50 Hz à limiter l'induction bien en deça du max.
**************
Quant à l'application ici, on est pas du tout dans la gamme de quelques dizaines de µH et de petits courants.
D'après de message 15, ce qui est visé est L = 130 mH et I = 7 A

Sans recherches bien compliquées, par :

Si on limite à Bmax = 1,4 T (voir si compatible dans l'utilisation avec le type de toles et l'échauffement suivant les conditions d'utilisations nons données)

B = µ n.I/e (e étant l'épaisseur de l'entrefer)
1,4 = 4.Pi.10^-7 * n * 7/e
n/e = 159155 (1)

L = n²Sµ/e
0,13 = 159155 * 4.Pi.10^-7 * n * S
n * S = 0,65 (2)

Si on tente de mettre cela dans la taille d'un EI 150 avec une section carrée : S = 5² = 25 cm² (25.10^-4 m²)
n = 0,65/(25.10^-4) = 260
e = 260/159155 = 0,0016 (1,6 mm)

Avec du fil de 4² émaillé : Dia = 2,3 mm
hauteur de la fenètre de bobinage : environ 7 cm (compte tenu de la présence de la carcasse), soit environ 27 sp /couche (compte tenu du foisonnenement)
Il faut donc 260/27 = 10 couches (soit environ une épaisseur de bobinage de 23 mm) ... c'est un peu juste à cause de l'épaisseur de la carcasse.
Longueur approximative du fil de bobinage : 78 m
R bobinage : 330 mohms environ
Poids total : environ 9 kg

Si on tente de mettre cela dans la taille d'un EI 180 avec une section carrée : S = 6² = 36 cm² (36.10^-4 m²)
n = 0,65/(36.10^-4) = 180
e = 180/159155 = 0,00113 (1,1 mm)

Avec du fil de 4² émaillé : Dia = 2,3 mm
hauteur de la fenêtre de bobinage : environ 8 cm (compte tenu de la présence de la carcasse), soit environ 30 sp /couche (compte tenu du foisonnement)
Il faut donc 180/30 = 6 couches (soit environ une épaisseur de 14 mm) ... cela passe facilement dans la fenêtre de bobinage.
Longueur approximative du fil de bobinage : 65 m
R bobinage : 280 mohms environ
Poids total : environ 12 kg
*************
Bref c'est déjà un beau "bébé" (12 kg), j'ai ensuite cherché sur le net si on ne trouvait pas cela tout fait, j'ai juste trouvé quelque chose d'approchant, soit :
une inductance de 100 mH et 10 A dont je joins le fichier du net (en ayant viré les références commerciales).

Cette inductance est un peu plus pesante que celle calculée ... mais c'est normal, elle manipule une énergie 1/2 L * I² = 5 J
... alors que celle demandée manipule E = 1/2 * 0,13 * 7² = 3,9 J
*************
On peut évidemment utiliser d'autres manières de réaliser l'inductance.

[quentief]

Rebonjour,

Excusez moi mon niveau en électromagnétisme n'est pas suffisamment avancé pour pouvoir débattre avec vous ��
Mais juste j'aimerais comprendre : lorsque j'applique le théorème d'Ampère sur le solénoïde, pour moi la longueur L correspond à la longueur du contour qui enlace les spires de ma bobine, à savoir 4 cm. Pourquoi affirmer vous une longueur de 16cm ?

[gts2]

Si vous faites comme usuellement en fermant la boucle par l'extérieur, votre résultat s'appuie sur Bext=0 qui n'est vrai en toutes généralités que pour un solénoïde infini. Sinon la circulation de H vaut et si on compare les deux termes, en prenant les deux longueurs du même ordre de grandeur, on a le problème classique : avec grand et petit, peut-on ou pas négliger le deuxième terme ?

Alors qu'en passant par le circuit magnétique le problème ne se pose pas.

[Antoane]

Bonjour,

Je n'ai pas l'intention de poursuivre sur ceci, je l'ai déjà fait sur un autre site où un incrédule, persuadé par la manière simpliste qu'on lui avait enseigné.

Et surtout ne pas faire de simulation, mais bien faire un essai réel.

Donc les concepteurs de composants magnétiques se basant sur la littérature ou sur des logiciels de simulation (FEM, PEEC ou MoM, ou autre) se plantent ?
Il y a là matière à faire un bon papier pour IEEE Trans. on Magnetics, on Industrial Application, on Power Electronics, etc !
Du coup, si le bobinage ne fait que 2 cm de long dans ce noyau, quelle longueur prendre pour le calcul d'après votre méthode ?

Pourquoi affirmer vous une longueur de 16cm ?

Car c'est la longueur d'un contour d'ampère entourant les spires, c'est à dire la circonférence de l'un des o du 8 constituant le noyau magnétique.

[Black Jack 2]

Bonjour,

Certains se plantent d'autres non.

Et je comprends bien que beaucoup n'aiment pas remettre leurs certitudes en doute... moi, quand je doute, je fais des essais.

Raisonnement quantitatif :

Un solénoïde dans l'air, pour autant que sa longueur soit sensiblement plus grande que le diamètre de la bobine (pas besoin d'être de longueur infinie pour que l'expression L = µo.n².S/l soit RAISONNABLEMENT applicable et cela ne sert à rien de noyer le poisson en évoquant des bobines de très petites longueurs ou autres cas extrêmes)

Par la relation L = µo.n².S/l, on voit bien que la seule reluctance qui est prise en considération pour le calcul est celle de l'intérieur de la bobine. (toujours sous la condition Longueur bobinée > > diamètre bobine).
On "néglige" tout simplement la reluctance du chemin qui se ferme par l'extérieur de la bobine.
Cela signifie simplement que la reluctance du chemin qui se ferme par l'extérieur de la bobine est < < que celle à l'intérieur de la bobine. (pas plus de quelques % ? sinon on ne pourrait pas faire cette approximation).

Si on met du fer dans cette bobine mais en laissant un entrefer de l'ordre de quelques pour cents de la longueur de la bobine (on essaie ici de réaliser une inductance qui manipule de l'énergie et donc cet entrefer est obligatoire).
La reluctance du chemin à l'intérieur de la bobine se réduit à quelques pour cents de ce qu'elle était sans le fer... et donc l'influence de l'entrefer dans l'espace bobiné est bel et bien effectif.

Si dans le fer du circuit hors bobine, on introduit un entrefer (disons le même que celui qu'on a mis dans l'espace bobiné ci dessus, donc quelques pour cents de la longueur de la bobine) :
Ce chemin via la ferraille extérieure et l'entrefer dans ce chemin a une reluctance à rien près égale à celle qu'on aurait en mettant l'entrefer dans la partie bobinée (même section (presque) et même longueur et même µ) ... MAIS, cette reluctance est shuntée par celle du chemin à travers l'air et qui vaut toujours, comme dans l'essai avec bobine dans l'air, soit aussi quelques pour cents de ... comme expliqué avant.

Tout se passe donc comme si l'entrefer dans les jambes extérieures (non bobinées) était shunté par un autre chemin dont la reluctance n'est pas élevée par rapport à celle du chemin avec l'entrefer.
Donc, l'influence de l'entrefer dans les jambes extérieures n'est pas (et parfois de très loin surtout si on a besoin d'entrefers grands) aussi "efficace" que le calcul pourrait le faire penser.

[harmoniciste]

Rebonjour,

la longueur L correspond à la longueur du contour qui enlace les spires de ma bobine, à savoir 4 cm. Pourquoi affirmer vous une longueur de 16cm ?

Le flux magnétique généré par votre courant parcourt deux boucles de section identique (celle de gauche et celle de droite) Dans les deux cas, la longueur de fer à magnétiser est de 16 cm

[Black Jack 2]

Bonjour quentief,

Si tu veux une inductance avec les caractéristiques que tu annonces (130 mH et 7A)

Il faut introduire de l'entrefer, un circuit fermé en fer, sans entrefer ne peut pas y parvenir.

A partir de là, le calcul est assez facile, le seul problème qui me divise avec la plupart des autres intervenants est de savoir où le placement de cet entrefer est le plus judicieux.

Pour moi, c'est dans la "jambe" où est la bobine, ce n'est pas l'avis d'autres.

Si l'entrefer était placé dans la jambe bobinée seule (ce qui est quasi impossible avec des EI), son épaisseur devrait être celle que j'ai calculée ...
Si tu le plaçais uniquement dans les jambes de retour seules (ce qui est quasi impossible avec des EI), il faudrait augmenter sérieusement son épaisseur pour atteindre les caractéristiques demandées, même si ce n'est pas l'avis de plusieurs des intervenants.
Peu importe d'ailleurs dans le cas concret, car il faudrait seulement adapter l'épaisseur de cet entrefer en mesurant la valeur de l'inductance terminée.

Le résultat pour un montage sur des EI avec entrefer est conforme à mes calculs du message 18, qui pour moi sont confortés en comparant ces résultats avec une inductance assez proche du commerce dont j'ai donné les caractéristiques.

[quentief]

Bonsoir à tous,

Je reviens du coup sur votre idée à tous d'insérer un entrefer dans le noyau de mon transformateur. Malheureusement, je ne peux pas faire ce que vous dîtes : il s'agit en fait d'un empilage de E alternés. De ce fait même si je réarrangeais les E de mon noyau, je n'aurai pas la forme I complémentaire pour compléter le circuit magnétique en y laissant éventuellement l'espace nécessaire pour réaliser l'entrefer.

Afin de trouver une solution à ce phénomène de saturation, j'ai voulu reconcevoir le bobinage. J'ai lu dans cet article https://en.wikipedia.org/wiki/Choke_...sion_reduction qu'il est possible de faire s'annuler les flux magnétiques.

J'ai donc tenté d'appliquer cela : chaque bobine a le même nombre de spires, mais la bobine du milieu est enroulée dans un sens différent des deux autres. De plus, la section en fer de la bobine centrale est égale à la somme des deux autres sections des bobines. Donc, en théorie, le flux magnétique de chaque bobine s'annule et le noyau ne peut pas être saturé.

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Mes calculs en détails :

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Ainsi, je souhaiterai avoir votre avis, mon raisonnement est il correct ou bien suis-je encore à côté de la plaque ? (enfin pas trop j'espère �� )

[harmoniciste]

Tu risque de patauger longtemps, si tu ne revois pas les bases du magnétisme.

En effet, il vaut mieux placer tes ampères-tours au plus près de l'endroit du circuit magnétique qui les absorbent (les entrefers)
Tes trois bobines sont donc mieux placées. Mais elles ne doivent surtout pas annuler le flux dans le fer: Au contraire elle doivent ajouter leurs effets magnétisants. N'espère donc pas que cela empèchera la saturation.

Concernant les I , pour faire le bloc, ils sont a récuperer sur ton circuit en E et I initial:

[Black Jack 2]

Bonjour,

Si j'ai bien interprété ce que tu penses essayer, il s'agit dans ton lien du chapitre sur les "inductances de mode commun".

Le but de ces inductions est de séparer en mode commun le circuit connecté entre A,B du circuit connecté entre C,D. (mon dessin du haut)
Si le câblage est fait (source et charge conformément à l'utilisation prévue pour ce type d'inductance, on a effectivement peu d'induction du au courant dans la charge, mais la valeur de l'inductance en mode différentiel (donc celle insérée en série dans le circuit) est quasi nulle.

Toi, tu fais quelque chose qui revient à court-circuiter 2 bornes de l'inductance (en bobinant sans interrompre le bobinage) et utiliser les 2 bornes restantes comme connexion pour l'inductance.

Soit, tu bobines pour avoir l'équivalent de mon dessin du milieu, l'induction sera très faible ... mais la valeur de l'inductance (entre C et D) sera quasi nulle.
Soit, tu bobines pour avoir l'équivalent de mon dessin du bas, la valeur de l'inductance (entre A et D) sera de valeur appréciable ... mais l'induction sera grande.

Tu ne peux pas avec ce type d'inductances (prévues pour le mode commun) prévoir un câblage pour avoir à la fois une valeur importante de l'inductance (en "série" dans le circuit) et une basse induction.

Quand on veut manipuler une énergie importante, cette énergie ne peut se "stocker" que dans un entrefer, pas moyen d'y échapper.

[harmoniciste]

S'agissant de minimiser le flux de fuite entre les deux bobinages, on se demande pourquoi ils n'utilisent pas la technique bien connue du bobinage "deux fils en main"
Les ampères tours du primaire sont ainsi "consommés par le secondaire aussi près que possible du lieu même de leur production .
Ce qui ne change rien, bien sûr, à la possible saturation du fer.

[Black Jack 2]

Bonjour,

S'agissant de minimiser le flux de fuite entre les deux bobinages, on se demande pourquoi ils n'utilisent pas la technique bien connue du bobinage "deux fils en main"

Faut voir aussi les inconvénients.

Le but des inductances de mode commun est évidemment de diminuer le mode commun ... mais cela doit se faire sans dégrader le mode différentiel.
Une inductance mode commun doit rester le plus "invisible" possible pour le mode différentiel.

Le bobinage "deux fils en main" augmente significativement la capacité entre les 2 bobinages ... et cette capacité "charge" le mode différentiel.

Dépendant de l'application (fréquence du mode différentiel par exemple), l'augmentation de la capacité entre les 2 bobinages peut ou non être tolérée.

[Antoane]

Bonjour,

Un essai facile avec des C cores.
- met une bobine sur un noyau formé de 2 C cores avec un entrefer de par exemple 4 mm et mesure l'inductance.

- Recommence la même chose mais cette fois-ci en mettant les C de telle manière qu'il forme une espèce de S et met la bobine sur la jambe "droite" avec un entrefer de 4 mm.
et mesure l'inductance.

D'après toi, la 2ème mesure devrait être énormément plus petite puisque la jambe "extérieure" a un entrefer "énorme"... et bien pas du tout. Essaie donc.

Ne pas faire ces essais avec des entrefers minuscules sinon, on se trompe très fort en retournant les C cores par exemple.
Il faut faire les essais (pas des simulations) avec des entrefers largement plus grands que les entrefers "parasites" qui existent en mettant des C Cores l'un contre l'autre.

543 µH dans le premier cas,
84.8 µH dans le second.
Réalisé avec des noyaux E d'une saveur inconnue (possiblement du N87),
Mesure au E4990a, moyenné sur 1kHz - 100kHz.