Noyaux laminés en bandes d'acier au silicium pour transformateurs de courant : spécifications et sélection
Sep 16, 2025
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Pourquoi des bandes d'acier au silicium pour les noyaux de transformateurs de courant
L'acier au silicium combine une densité de flux de saturation élevée d'environ 2,0 T (20 000 gauss) avec de bonnes propriétés magnétoélectriques, un faible coût des matériaux et une aptitude à la production de masse. Ces caractéristiques en font le matériau de base le plus largement utilisé pour les transformateurs de courant, les transformateurs de distribution et les réacteurs dans l'industrie de l'électronique de puissance. Le matériau est relativement insensible aux contraintes mécaniques par rapport aux alliages magnétiques plus fragiles, ce qui simplifie la formation et la manipulation du noyau.
Sélection des matériaux par application
La qualité correcte dépend de la fonction du composant :
Petits moteurs, réacteurs et relais : fer pur ou tôle d'acier à faible-silicium.
Gros moteurs : tôle laminée à chaud-à haute teneur en silicium-ou tôle laminée à froid-non orientée-.
Transformateurs et transformateurs de courant : tôle d'acier au silicium laminée à froid-à grains orientés-, qui offre la perte de noyau la plus faible et la perméabilité la plus élevée dans le sens de laminage.
Épaisseur de bande et fréquence de fonctionnement
L'épaisseur de la bande est choisie en fonction de la fréquence car la perte par courants de Foucault augmente avec le carré de la fréquence et de l'épaisseur de la bande. Pour un fonctionnement à fréquence de ligne-à 50/60 Hz, une épaisseur de bande de 0,2 à 0,35 mm est courante. A 400 Hz, une épaisseur d'environ 0,1 mm est préférée. Des bandes plus fines réduisent les pertes par courants de Foucault mais augmentent les coûts de matériau et de traitement.
Volt-Ampère Caractéristiques et précision
Pour un noyau de transformateur de courant, la caractéristique volt-ampère à un courant d'excitation défini indique la tension que le noyau peut supporter avant saturation. Dans le tableau ci-dessous, la valeur est mesurée à une sortie de courant d'excitation de 1 A. Une valeur de volt-ampère plus élevée pour une taille de noyau donnée signifie que le noyau peut maintenir la linéarité face à une charge secondaire plus élevée, ce qui prend en charge les classes de précision définies dans la norme CEI 61869-2.
Tableau des spécifications de base
Le tableau 1 répertorie les tailles standard avec la section transversale effective-, le poids, la caractéristique volt-ampère et la longueur du circuit magnétique.
| Taille d*D*B (mm) | Section transversale-(mm2) | Poids (g) | Volt-ampère (mV) à 1 A | Chemin magnétique (mm) |
|---|---|---|---|---|
| 184*226*60 | 1260 | 7096 | 7.6 | 643.7 |
| 52.5*90.5*64 | 1216 | 2388 | 27.2 | 224.5 |
| 57*89*58 | 928 | 1861 | 17.3 | 229.2 |
| 55*81*68 | 884 | 1651 | 29.3 | 213.5 |
| 59*89*53 | 795 | 1616 | 19.8 | 232.4 |
| 55*87*40 | 640 | 1248 | 19.8 | 222.9 |
| 60*88*40 | 560 | 1139 | 13.8 | 232.4 |
| 41*72*25 | 387.5 | 602 | 14.1 | 177.4 |
| 62*82*30 | 300 | 593 | 8.8 | 226.1 |
| 24*35*10 | 55 | 45 | 3.1 | 92.6 |
Des tailles personnalisées sont produites en ajustant la largeur de la bande, la hauteur de construction et la tension de l'enroulement pour répondre aux exigences de rapport et de charge des spécifications du transformateur de mesure. Le code SH de ces noyaux laminés est 8504909090.
Prévention de la rouille par passivation
Les noyaux en acier au silicium sont protégés par un traitement de passivation chimique basé sur une réaction redox. Un agent réducteur puissant réduit les ions métalliques en solution et dépose un film métallique dense à la surface du noyau. Le film protecteur solide adhère fermement, ne peut pas être dilué, ne réagit pas facilement avec les impuretés de l'air et offre une longue durée de vie dans les environnements humides.
Foire aux questions
Pourquoi l'acier au silicium à grains-orientés est-il utilisé pour les noyaux des transformateurs de courant ?
L'acier laminé à froid-orienté-à grains présente une perte de noyau plus faible et une perméabilité plus élevée dans le sens de laminage, ce qui donne le faible courant magnétisant et la linéarité élevée requis pour une transformation précise du courant.
Quelle épaisseur de bande faut-il utiliser à 400 Hz ?
À 400 Hz, une épaisseur de bande d'environ 0,1 mm est généralement choisie pour limiter les pertes par courants de Foucault, alors qu'une épaisseur de 0,2 à 0,35 mm est courante pour un fonctionnement à 50/60 Hz.
Qu'est-ce que la caractéristique volt-ampère indique au concepteur ?
Il indique la tension secondaire maximale que le noyau peut développer à un courant d'excitation donné avant saturation, ce qui détermine le facteur limite de précision et la charge admissible du transformateur de courant.
Quelle est la densité de flux de saturation de l'acier au silicium ?
L'acier au silicium sature à environ 2,0 T (20 000 gauss), ce qui est supérieur à la ferrite, aux matériaux amorphes ou nanocristallins et constitue la principale raison pour laquelle il reste la norme pour les noyaux de transformateurs de courant.
Comment la rouille est-elle évitée sur les âmes en acier laminé au silicium ?
Un traitement de passivation dépose un film métallique dense sur la surface du noyau, le scellant contre l'humidité et l'air tout en gardant le revêtement suffisamment fin pour ne pas affecter le circuit magnétique.
Une taille de noyau peut-elle couvrir différents rapports de transformateur de courant ?
Oui. Le rapport est défini par le nombre de spires secondaires, de sorte qu'une taille de noyau donnée peut servir plusieurs rapports tant que la caractéristique volt-ampère et la longueur du trajet magnétique répondent aux exigences de précision et de charge.