Classification du cœur du transformateur

Noyau de transformateur

Lors de la fabrication d’un transformateur, les fabricants essaient d’obtenir un couplage magnétique maximal entre les deux inductances. Le couplage magnétique peut être augmenté plusieurs fois en utilisant un matériau ferromagnétique ou de la poudre de fer comme noyau magnétique. Une paire d’inductances enroulées autour d’un noyau ferromagnétique a un meilleur coefficient de couplage qu’un transformateur air-noyau. Cependant, l’utilisation de noyaux ferromagnétiques a ses propres limites. Les noyaux ferromagnétiques ont des pertes d’énergie dues à l’hystérésis et aux courants de Foucault, et sont également limités par leur capacité de charge actuelle. En plus de ces limitations, le choix du matériau du noyau limite également la gamme de fréquences du transformateur. Selon le type de cœur utilisé, les transformateurs sont classés comme suit
Transformateurs en fer laminé: Ces transformateurs ont de l’acier au silicium comme matériau de base. L’acier au silicium est également connu sous le nom de fer de transformateur ou simplement de fer. L’acier au silicium est laminé en couches pour éviter les pertes dues aux courants de Foucault et à l’hystérésis. Les courants de Foucault sont des courants circulaires qui circulent dans des matériaux magnétiques lorsqu’ils sont magnétisés. Les courants de Foucault font perdre de l’énergie au noyau sous forme de chaleur. L’hystérésis est la tendance d’un noyau magnétique à accepter un flux magnétique fluctuant. En raison de l’hystérésis et des pertes de courants de Foucault, ces transformateurs ne conviennent que pour les fréquences de 60 Hz et autres basses fréquences dans la gamme audio. Lorsque la fréquence augmente au-dessus de quelques kilohertz, les pertes internes du cœur augmentent au-delà de la limite des possibles.
Noyaux de ferrite: Les noyaux de ferrite ont une perméabilité élevée et nécessitent moins de tours de bobine. Cependant, à des fréquences supérieures à quelques mégahertz, ces noyaux commencent à montrer des pertes d’énergie importantes dues aux courants de Foucault et à l’hystérésis. C’est pourquoi ces transformateurs sont adaptés aux fréquences audio jusqu’à plusieurs mégahertz.
Noyaux de fer en poudre: Le fer en poudre a également une perméabilité plus élevée et des pertes plus faibles que les noyaux de ferrite en raison de l’hystérésis et des courants de Foucault. À mesure que la fréquence augmente, le besoin d’une perméabilité élevée diminue. Les transformateurs avec noyaux de poudre de fer conviennent aux très hautes fréquences jusqu’à 100 MHz. Comme il n’est pas nécessaire d’obtenir une perméabilité élevée à des fréquences très élevées supérieures à 100 MHz, les transformateurs à noyau d’air sont plus appropriés en raison de leur efficacité énergétique plus élevée.
Air Core Transformer: Dans un transformateur à noyau d’air, les bobines primaire et secondaire sont enroulées autour d’un matériau diamagnétique. Le couplage magnétique dans un tel transformateur se produit dans l’air. Dans un tel transformateur, non seulement l’inductance des deux bobines est faible, mais l’inductance mutuelle est également très faible, de sorte que le couplage magnétique entre les bobines est très faible. Ces transformateurs ne perdent pas d’énergie en raison de l’hystérésis ou des courants de Foucault et sont également capables de réguler de gros courants. Ce type de transformateur convient aux applications haute tension où l’efficacité énergétique est une préoccupation majeure, telles que les transformateurs de distribution. Ceux-ci conviennent également aux applications RF ultra-élevées au-dessus de 100 MHz. Aux fréquences radio élevées, la valeur d’inductance requise est faible, ce qui peut être facilement atteint avec des inductances à noyau d’air.