Transformateur de type sec

Les transformateurs de type sec sont construits à l'aide d'une variété de matériaux, chacun choisi pour ses propriétés électriques, mécaniques et thermiques afin de garantir des performances et une fiabilité optimales. Les principaux matériaux utilisés dans les transformateurs de type sec comprennent :

Laminages d'acier :Le noyau du transformateur est généralement constitué de tôles d’acier au silicium. Ceux-ci sont empilés pour former un chemin continu pour le flux magnétique. L'utilisation d'acier au silicium réduit la perte par hystérésis et offre de meilleures propriétés magnétiques. Les tôles sont minces pour minimiser les pertes par courants de Foucault, qui se produisent lorsque des champs magnétiques alternatifs induisent des courants dans le matériau du noyau.

Matériau d'enroulement :Les conducteurs utilisés pour les enroulements primaire et secondaire sont généralement en cuivre ou en aluminium en raison de leur excellente conductivité. Le cuivre est plus conducteur mais aussi plus cher que l'aluminium. L'aluminium est plus léger et rentable-mais présente des pertes résistives plus élevées.

Matériau d'isolation :L'isolation est primordiale dans les transformateurs de type sec pour éviter les courts-circuits et assurer l'isolation électrique. Des matériaux tels que le Nomex (un type de papier aramide), le Mylar (polyéthylène téréphtalate à orientation biaxiale) et divers types de films de polyester sont utilisés pour l'isolation entre les spires, entre les couches et entre les enroulements et le noyau. La résine époxy est également couramment utilisée pour les processus VPI (imprégnation sous pression sous vide) ou d'encapsulation afin de fournir une matrice isolante solide.

Reniflard et absorbeur d'humidité :Dans certaines conceptions, le gel de silice est utilisé comme déshydratant pour absorber l'humidité qui pourrait pénétrer dans le transformateur par le mouvement de l'air. Cela aide à protéger les composants internes de l’humidité et de l’humidité.

Éléments de refroidissement :Selon la méthode de refroidissement, des radiateurs passifs ou des ventilateurs de refroidissement actifs peuvent être utilisés. Les radiateurs sont généralement en aluminium ou en cuivre pour une dissipation efficace de la chaleur. Les ventilateurs, s'ils sont utilisés, sont généralement fabriqués à partir de plastiques ou d'alliages métalliques.

Matériaux de structure :Le boîtier, le réservoir ou le cadre qui abrite le noyau et les enroulements du transformateur est généralement fabriqué en tôle, souvent en acier galvanisé ou en aluminium, pour protéger le transformateur des facteurs environnementaux et assurer son intégrité structurelle.

Matériel de terminal :Les bornes utilisées pour connecter le transformateur au réseau électrique sont généralement constituées de métaux tels que le cuivre ou le laiton pour une bonne conductivité électrique.

Dispositifs de protection contre les surintensités :Il peut s'agir de disjoncteurs ou de fusibles fabriqués à partir de matériaux qui fondent ou se déclenchent à des niveaux de courant prédéterminés, tels que du cuivre étamé-pour l'élément fusible ou des bandes bimétalliques pour la protection contre les surcharges thermiques.

La conception d'un transformateur de type sec- dépend de plusieurs facteurs qui affectent ses performances, son efficacité et sa durabilité. Certains des facteurs importants à prendre en compte lors de la conception d'un transformateur de type sec-sont :

Choix du type d'isolation :Le type d'isolation détermine la température nominale, la rigidité diélectrique, la résistance mécanique et la résistance aux chocs thermiques du transformateur. Généralement, les matériaux isolants des classes F et H-sont utilisés pour les transformateurs de type sec-car ils peuvent résister à des températures élevées (jusqu'à 155 degrés et 180 degrés, respectivement) et ont de bonnes propriétés électriques et mécaniques. Les matériaux isolants courants comprennent le vernis, la résine époxy, la résine polyester, etc.

Sélection du matériau de bobinage :Le matériau du bobinage détermine la conductivité, la résistance, la perte et la résistance mécanique du transformateur. Généralement, le cuivre et l'aluminium sont utilisés comme matériaux de bobinage pour les transformateurs de type sec-car ils ont une conductivité élevée et un faible coût. Le cuivre a une meilleure conductivité et résistance mécanique que l’aluminium, mais il est plus cher et plus lourd. Pour le même courant nominal, le cuivre nécessite moins de section- que l'aluminium.

Sélection de matériaux de noyau à faible perte par hystérésis :Le matériau du noyau détermine la densité de flux magnétique, la perméabilité, la perte par hystérésis et la perte par courants de Foucault du transformateur. Le matériau du noyau doit avoir une perméabilité élevée et une faible perte par hystérésis pour réduire la perte à vide-et améliorer l'efficacité du transformateur. Les matériaux de base courants comprennent l'acier au silicium, l'acier à grains orientés laminé à froid (CRGO), le métal amorphe, etc.

Règlement:La régulation d'un transformateur est le rapport entre la chute de tension à pleine charge et la tension à vide-. La régulation indique la capacité du transformateur à maintenir une tension de sortie constante dans diverses conditions de charge. La régulation dépend de l'impédance et de la résistance du transformateur. Une faible impédance et résistance entraînent une faible régulation et une meilleure régulation de tension. La réactance de fuite d'un transformateur de type sec- doit être maintenue à moins de 2 % pendant la conception pour obtenir une faible régulation.

Espérance de vie:La durée de vie attendue d'un transformateur est la durée prévue pendant laquelle le transformateur peut fonctionner sans panne ni dégradation. La durée de vie dépend de la rupture de l'isolation de l'enroulement due à l'augmentation de la température, à l'humidité, à la poussière, à la corrosion ou à d'autres facteurs. La classe d'isolation et la qualité du transformateur de type sec- doivent être choisies pour résister aux températures élevées et aux environnements difficiles sans se dégrader. L'échauffement du transformateur ne doit pas dépasser la limite spécifiée par la classe d'isolation.

Pertes:Les pertes d'un transformateur sont la différence entre la puissance d'entrée et la puissance de sortie. Les pertes se composent de pertes à vide-de charge et de pertes de charge. Les pertes à vide-sont indépendantes de la charge et incluent la perte de noyau et la perte par courants de Foucault. Les pertes de charge sont proportionnelles à la charge et incluent les pertes de cuivre et les pertes parasites. Les pertes affectent l’efficacité, le chauffage et le refroidissement du transformateur. Le matériau du noyau, le matériau de l'enroulement, le matériau d'isolation et les paramètres de conception doivent être sélectionnés pour minimiser les pertes et maximiser l'efficacité du transformateur de type sec -.

Surcharge:La surcharge d'un transformateur est la condition dans laquelle le transformateur fonctionne au-delà de sa capacité nominale ou de sa limite de température. La surcharge provoque une surchauffe, une rupture d'isolation, des courts-circuits ou un incendie dans le transformateur. La surcharge peut être causée par une demande de charge excessive, des harmoniques, des défauts ou la température ambiante. Le transformateur de type sec- doit être conçu avec une marge suffisante pour gérer les surcharges sans endommager ses composants ou ses performances. Le transformateur de type sec-doit également être équipé d'un système de refroidissement par ventilateur-ou d'un système de climatisation-pour dissiper la chaleur générée par les surcharges.

Facteur K- :Le facteur K-est une mesure de la capacité d'un transformateur à résister à la chaleur générée par des courants non-sinusoïdaux dans ses enroulements. Les courants non-sinusoïdaux sont provoqués par divers appareils électroniques qui produisent des harmoniques dans les formes d'onde de tension et de courant. Les harmoniques augmentent les pertes, l'échauffement et la distorsion du transformateur. Un facteur K- élevé indique que le transformateur peut gérer des niveaux d'harmoniques plus élevés sans surchauffe ni dégradation. Le transformateur de type sec-doit être conçu avec un facteur K-élevé pour offrir une durée de vie -longue et des performances fiables dans les applications qui impliquent des courants non-sinusoïdaux.