Matériau du noyau du transformateur : pourquoi la tôle d'acier au silicium est préférée

Il existe de nombreuses substances conductrices magnétiques, notamment les alliages à base de titane , les alliages à base de cuivre et le titanate de fer et de strontium. Bien que ces matériaux offrent une conductivité magnétique décente, la tôle d'acier au silicium reste le matériau dominant du noyau de transformateur pour les équipements de transformateur puissance - fréquence.

Pourquoi la tôle d'acier au silicium devient le matériau préféré du noyau du transformateur ?

L'acier au silicium offre de nombreux avantages qui en font un matériau idéal pour le noyau d'un transformateur :

• Haute perméabilité magnétique : il fournit des chemins de flux magnétiques fermés et lisses pour les enroulements du transformateur.

• Faible perte de noyau : par rapport aux matériaux magnétiques alternatifs, l'acier au silicium génère des pertes de fer bien inférieures lors du fonctionnement en champ magnétique alternatif . Ses performances d'hystérésis supérieures permettent une réponse rapide dans le domaine magnétique , réduisant considérablement la perte d'hystérésis.

• Bonne résistance à la corrosion : il maintient des performances stables dans diverses conditions ambiantes chimiques.

• Rentable : bien que la tôle d'acier au silicium ait un prix d'achat modéré, sa longue durée de vie apporte des performances globales exceptionnelles en termes de coût .

• Résistance mécanique suffisante : Il offre un support mécanique fiable pour les enroulements de transformateur et autres assemblages internes.

Pourquoi l'acier au silicium est-il transformé en feuilles minces pour les noyaux de transformateur ?

Les blocs solides et épais en acier au silicium produisent de graves pertes par courants de Foucault sous un flux magnétique alternatif. Lorsque l'acier au silicium est transformé en fines feuilles isolées pour le matériau du noyau du transformateur, les pertes par courants de Foucault peuvent être considérablement réduites.

Un noyau de fer de transformateur est assemblé en empilant des tôles d'acier au silicium mutuellement isolées . Chaque stratification mince limite la section transversale disponible pour la circulation des courants de Foucault , augmentant la résistance électrique le long des chemins des courants de Foucault et supprimant le gaspillage d'énergie dû aux courants de Foucault.

Le traitement du stratifié apporte également une flexibilité de fabrication. Les fabricants peuvent sélectionner des tôles d'acier au silicium brut qualifiées, effectuer une découpe précise selon les exigences de conception et contrôler strictement l'épaisseur et la planéité. Ce processus permet d'économiser la consommation de matières premières , de réduire les coûts de production et d'améliorer la fiabilité du transformateur.

Principales classifications des tôles d'acier au silicium

Classé par processus de production

• Tôle d'acier au silicium laminée à froid : laminée à température ambiante Il présente une surface lisse, sans fissures, une densité uniforme et des propriétés magnétiques stables. Il peut être divisé en type ordinaire et en type à haute teneur . en silicium en fonction de la teneur en silicium.

• Tôle d'acier au silicium laminée chaudà  : produite par laminage à haute température Il coûte moins cher que les nuances laminées à froid . , mais présente une finition de surface inférieure et des performances magnétiques légèrement inférieures. Il comprend des variantes ordinaires, à haute teneur en silicium et à ultra haute teneur en silicium.

Classé par direction de magnétisation

• Tôle d'acier au silicium froidnon orientée laminée à  : une nuance largement adoptée pour le matériau du noyau du transformateur. Il offre une perméabilité élevée et une faible perte magnétique, adapté aux transformateurs de puissance et aux inductances de petite taille .

• Tôle d'acier au silicium orientée laminée froidà  : les grains sont alignés dans la direction lors de la production. Sa direction de magnétisation correspond aux chemins du flux magnétique du noyau pour réduire la perte de fer et la perte magnétique. Il est largement utilisé pour les transformateurs de haute puissance et les moteurs électriques.

• Tôle d'acier au silicium orienté laminée chaudà  : une qualité supérieure pour les équipements haut de gamme de l'industrie électrique tels que les transformateurs de grande capacité et les convertisseurs de fréquence, offrant d'excellentes performances magnétiques et un rendement de noyau plus élevé.

Classé par forme

Les tôles d'acier au silicium sont disponibles en type EI , type UI , type C , cadre carré et autres formes. Les tôles d'acier au silicium carré à cadre sont couramment adoptées pour les transformateurs de haute puissance grâce à une isolation fiable, une dissipation thermique favorable et un court-circuit magnétique.

Classé par traitement d'isolation

• Forgé (feuille noire) : traité à haute température pour former un film d'oxyde de surface pour des performances d'isolation améliorées.

• Non forgé (feuille blanche) : conserve la surface lisse d'origine sans traitement de forgeage de film d' oxyde .

Autre matériau de noyau de transformateur en option

La tôle d'acier au silicium reste le matériau de noyau de transformateur le plus largement utilisé Des matériaux de base alternatifs sont disponibles mais limités par des flux de production compliqués et des coûts plus élevés. Par exemple, les noyaux spéciaux pour . transformateurs de type sec adoptent des solutions matérielles modifiées pour des scénarios de travail spécifiques.