Optimisation de la transmission du flux magnétique dans la conception des noyaux de transformateurs de type sec

L'efficacité de transmission du champ magnétique alternatif dans un transformateur sec dépend de la réluctance du noyau, de l'orientation des grains et de la géométrie des joints. L'utilisation d'acier au silicium à haute perméabilité avec des joints à recouvrement étagé réduit les pertes par hystérésis et par courants de Foucault, diminuant ainsi l'échauffement et la consommation électrique totale.

Perméabilité de l'acier au silicium et pertes par hystérésis

L'acier au silicium à grains orientés crée un chemin de faible résistance pour les lignes magnétiques. L'alignement des domaines atomiques parallèlement aux directions de laminage réduit la puissance d'excitation tout en augmentant la densité de flux dans un transformateur sec encapsulé sous charge.

Les tôles de silicium minces, dotées de revêtements isolants, empêchent les courants de Foucault internes, assurant la stabilité sous charges harmoniques variables :

Réduction de l'échauffement du noyau en fonctionnement continu

Diminution des besoins en énergie d'excitation

Protection des tôles contre la dégradation superficielle

Architecture des joints du noyau et discontinuité de flux

Les joints à recouvrement classiques créent des espaces qui poussent le flux magnétique perpendiculairement aux tôles. Cette configuration augmente les pertes à vide et génère du bruit dû aux forces de magnétostriction dans le circuit du noyau.

Impact de la configuration des joints à recouvrement étagé

Les angles de recouvrement diagonaux modifient le trajet du flux magnétique à travers les décalements des tôles, réduisant ainsi la réluctance d'entrefer dans un transformateur sec extérieur.

Les motifs de décalage à plusieurs étapes répartissent les entrefers sur différents plans verticaux.

La réduction des fuites de flux diminue les émissions de champ magnétique parasite pour tous les transformateurs de puissance secs.

Efficacité du système et impact opérationnel

L'acier à haute perméabilité, associé à une conception à recouvrement étagé incliné, offre des avantages opérationnels mesurables pour les réseaux électriques :

La réduction des pertes dans le noyau diminue les températures de fonctionnement, prolongeant ainsi la durée de vie de l'isolation des transformateurs secs de 25 kVA.

La réduction de la réluctance d'entrefer assure une distribution uniforme du champ magnétique dans les empilements de tôles.

La diminution de la saturation prévient les contraintes thermiques et réduit les coûts d'exploitation des réseaux de distribution.