Comment choisir la densité de flux magnétique dans le noyau des produits de classe transformateur ?

Lors du choix de la densité de flux magnétique dans le noyau, plusieurs considérations doivent être prises en compte.

1. Matériau des tôles d'acier électrique : Si la densité de flux magnétique est trop élevée, le courant à vide et les pertes à vide augmentent rapidement. Ceci est dû à la saturation magnétique des tôles d'acier électrique ; la relation entre le flux magnétique et le courant qui le génère n'est pas linéaire. La densité de flux magnétique augmente avec la tension. Au-delà d'un certain seuil, les augmentations de tension supplémentaires n'entraînent qu'une faible augmentation de la densité de flux magnétique à saturation. Par conséquent, pour les transformateurs immergés dans l'huile, la densité de flux magnétique des tôles d'acier électrique laminées à froid ne doit pas dépasser 1.75 T, et sa valeur maximale doit être inférieure au point de saturation.

2. Caractéristiques de fonctionnement : Les critères de sélection de la densité de flux magnétique doivent tenir compte des caractéristiques de fonctionnement normal et en cas de défaut :

a. Caractéristiques de fonctionnement normales : Les transformateurs de puissance doivent pouvoir fonctionner en continu à leur puissance nominale lorsque la tension dépasse 5 % de la tension de prise correspondante, ou jusqu’à 10 % à vide. Pour les transformateurs d’essai et les régulateurs de tension, la forme d’onde de la tension de sortie doit être sinusoïdale. Dans les transformateurs triphasés à enroulement Yym pour la haute tension, le point neutre d’un système mis à la terre entraîne une réduction de l’induction magnétique. Cette réduction est due au déplacement du point neutre, qui provoque une augmentation de la tension de phase lorsque le courant de phase côté basse tension atteint 25 % du courant nominal côté basse tension.

b. Caractéristiques de fonctionnement en cas de défaut : Les transformateurs de puissance sont protégés contre les courts-circuits pendant leur fonctionnement, et les courants de court-circuit ne sont autorisés que pendant une durée très brève. Bien que la densité de flux magnétique puisse augmenter de 1.39 à 1.73 fois lors d'une mise à la terre monophasée, son choix peut néanmoins se baser sur les conditions normales de fonctionnement. Pour les transformateurs triphasés à double enroulement (enroulement Yyn) et les transformateurs de tension monophasés à trois enroulements, la densité de flux magnétique en fonctionnement normal doit généralement être réduite de moitié par rapport à sa valeur de saturation. Pour les transformateurs de tension triphasés à cinq colonnes et trois enroulements, en raison des caractéristiques d'excitation différentes de chaque phase, afin d'éviter les surtensions par résonance parallèle, la densité de flux magnétique doit également être modérément réduite.

3. Schéma de connexion des enroulements : Le schéma de connexion des enroulements influe sur la forme d'onde du flux magnétique. Dans l'enroulement Yd, le courant harmonique de rang 3 formant une boucle dans l'enroulement en forme de D, le flux magnétique est sinusoïdal, ce qui induit une tension sinusoïdale. Dans l'enroulement Yy, le courant harmonique de rang 3 ne formant pas de boucle, le courant d'excitation est également sinusoïdal. Cependant, en raison des caractéristiques de saturation des tôles d'acier électrique, le flux magnétique contient une composante harmonique de rang 3. Ceci se traduit par une forme d'onde à plateau pour le flux magnétique et une forme d'onde à pic pour la tension secondaire induite. Toutefois, l'enroulement Yy est uniquement utilisé pour les noyaux à trois colonnes, où le flux magnétique harmonique de rang 3 traverse l'air, ce qui engendre une forte réluctance magnétique. Par conséquent, la composante harmonique de rang 3 dans le flux magnétique est négligeable et le flux magnétique reste proche d'une forme d'onde sinusoïdale. Ainsi, la densité de flux magnétique n'a pas besoin d'être excessivement élevée. Pour les transformateurs de tension monophasés à enroulement en V utilisés dans les systèmes sans mise à la terre du point neutre jusqu'à 35 kV, il n'existe généralement pas de boucle pour le courant d'excitation du troisième harmonique. Par conséquent, le flux magnétique contient un flux magnétique harmonique de troisième ordre. Afin de maintenir une forme d'onde sinusoïdale pour la tension induite secondaire, la densité de flux magnétique ne doit pas être trop élevée.

4. Élévation de la température du cœur : Plus la densité de flux magnétique est élevée en fonctionnement normal, plus l’élévation de la température du cœur est importante. Si cette élévation ne peut être réduite malgré l’ajout de passages d’huile ou de gaz, il est nécessaire de diminuer la densité de flux magnétique en fonctionnement normal afin de respecter les exigences thermiques.

5. Bruit à vide : Le bruit à vide est lié à la densité de flux magnétique. Une réduction de 0.1 T de la densité de flux magnétique peut entraîner une réduction d’environ 2 à 3 dB(A) du bruit à vide.

LuShan, fondé en 1975, est un fabricant professionnel chinois spécialisé dans les transformateurs de puissance et les réacteurs depuis 49 ans. Les principaux produits sont les transformateurs monophasés, les transformateurs triphasés, les inductances CC, les réacteurs CA, les réacteurs filtrants, les transformateurs haute tension en résine époxy et les produits intermédiaires haute fréquence. Nos transformateurs et réacteurs sont largement utilisés dans 10 domaines d'application : transport rapide, engins de construction, énergies renouvelables, fabrication intelligente, équipement médical, prévention des explosions dans les mines de charbon, système d'excitation, frittage sous vide, climatisation centrale.

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