Transformateur à noyau ou à enveloppe : Lequel est le meilleur choix ?

Avez-vous déjà réfléchi à ce qui permet à un transformateur de faire son travail ? Ces appareils très utiles sont omniprésents et contribuent à l'alimentation en électricité de nos maisons et de nos villes. Mais tous les transformateurs ne sont pas fabriqués de la même manière. Les deux principaux types sont le transformateur à noyau et le transformateur à enveloppe. La principale différence entre les transformateurs à noyau et les transformateurs à enveloppe réside dans la manière dont ils sont construits. Il est très important de connaître cette différence pour choisir le bon transformateur pour n'importe quelle tâche. Cet article l'explique de manière simple. Nous vous montrerons tout ce que vous devez savoir sur le choix entre le transformateur à noyau et le transformateur à coquille. Vous apprendrez comment ils sont assemblés, à quoi ils servent et comment choisir le meilleur pour ce dont vous avez besoin.

Qu'est-ce qu'un transformateur et pourquoi existe-t-il différents types de transformateurs ?

Un transformateur est un équipement qui modifie le niveau de tension de l'électricité. Il peut faire monter ou baisser la tension. C'est très important pour nos systèmes électriques. Les centrales électriques produisent de l'électricité à une tension très élevée. Un transformateur rend cette tension encore plus élevée afin qu'elle puisse être transportée sur une longue distance. Ensuite, d'autres transformateurs de distribution abaissent la tension avant qu'elle n'atteigne votre domicile. C'est ainsi que l'électricité peut être utilisée en toute sécurité.

Il existe de nombreux types de transformateurs, mais les plus connus sont le type à noyau et le type à coquille. Pourquoi existe-t-il deux types principaux ? C'est parce que des travaux différents nécessitent des outils différents. Un transformateur utilisé dans une grande centrale électrique n'a pas les mêmes exigences qu'un transformateur utilisé dans un petit atelier. La façon dont le noyau et le bobinage sont conçus rend chaque type de transformateur utile pour des tâches spécifiques. Le choix entre un transformateur à noyau et un transformateur à enveloppe repose sur des éléments tels que la puissance nominale (kva), le niveau de tension, le prix et la taille physique.

Comment se compose un transformateur à noyau ?

La construction d'un transformateur à noyau est très simple. Imaginez un rectangle dans votre esprit. Le noyau est fabriqué à partir de feuilles d'acier spéciales. Il comporte deux parties verticales appelées branches. Il comporte également deux parties plates en haut et en bas, appelées culasses. Ce noyau crée un seul chemin pour le circuit magnétique. L'idée principale à retenir à propos d'un transformateur à noyau est que les enroulements entourent le noyau. Il s'agit d'une partie spéciale de ce type de transformateur.

Dans un transformateur à noyau, l'enroulement est placé autour des deux branches. La plupart du temps, l'enroulement basse tension est placé en premier, juste à côté du noyau. Ensuite, l'enroulement haute tension est enroulé autour de l'enroulement basse tension. Cela permet de séparer l'électricité en toute sécurité. Il est plus facile de séparer l'enroulement haute tension de l'enroulement basse tension. Il est plus facile de séparer l'enroulement haute tension de l'enroulement basse tension que de le séparer du noyau de fer. Ce type de transformateur est souvent utilisé dans les transformateurs de puissance. Les transformateurs à noyau offrent un moyen simple et efficace de contrôler le flux magnétique.

Qu'est-ce qu'un transformateur à enveloppe et en quoi est-il différent ?

Examinons maintenant le transformateur à coquille. Si un transformateur à noyau a son enroulement à l'extérieur, un transformateur à coquille est tout à fait à l'opposé. Dans ce type de conception, le noyau entoure le bobinage. Le noyau de type coquille a trois branches. Il est composé d'une branche centrale et de deux branches à l'extérieur. C'est un peu comme si le noyau était une coquille dure qui protégeait les parties importantes à l'intérieur. Il s'agit là d'une différence majeure entre les transformateurs à noyau et les transformateurs à coquille.

Dans un transformateur en coquille, l'enroulement principal et l'enroulement secondaire sont placés sur la branche centrale. Les enroulements sont placés l'un au-dessus de l'autre sur la branche centrale. Le noyau magnétique donne au flux magnétique deux chemins à parcourir. Le flux provenant de la bobine centrale se divise en deux. Il traverse ensuite les deux branches situées à l'extérieur. Cette conception offre un excellent support à l'enroulement et contribue à sa sécurité. Les transformateurs à coquille sont préférés pour de nombreux travaux à basse tension en raison de cette conception très solide.

Type d'âme et type d'enveloppe : Où est placé le bobinage ?

La plus grande différence entre un transformateur à noyau et un transformateur à coquille est l'emplacement de l'enroulement. Tout dépend de ce qui se trouve à l'intérieur et de ce qui se trouve à l'extérieur.

• Transformateur à noyau : Dans ce transformateur, les enroulements sont enroulés autour du noyau. Imaginez que vous mettiez une montre à votre poignet. Votre poignet est comme le noyau, et la montre est comme le bobinage. L'enroulement basse tension est placé en premier, juste à côté du noyau. L'enroulement haute tension est ensuite placé par-dessus. Ainsi, les enroulements placés sur les membres font le tour du noyau.
• Transformateur à coquille : Dans un transformateur à coquille, le noyau fait le tour de l'enroulement. Imaginez que vous mettiez de la nourriture dans une boîte à lunch. La nourriture est comme le bobinage, et la boîte est comme le noyau. L'enroulement basse tension et l'enroulement haute tension sont placés sur la branche centrale du noyau. Le noyau de fer crée alors une enveloppe autour de cette bobine.

Cette différence fondamentale dans la façon dont ils sont construits modifie tout le reste du transformateur, de sa taille à son fonctionnement. Les enroulements primaires et secondaires sont configurés de manière différente pour chaque type de transformateur. Cela se traduit par des résultats différents en termes de performances. Un fabricant de transformateurs choisira la conception en fonction des besoins de l'utilisateur.

Quel transformateur possède un circuit magnétique plus efficace ?

Le circuit magnétique est la route qu'emprunte le flux magnétique lorsqu'il se déplace à l'intérieur du transformateur. La conception de cette route est très importante pour le bon fonctionnement du transformateur. Dans un transformateur à noyau, le flux magnétique n'emprunte qu'une seule route. Le flux se déplace à travers les branches et les culasses en une seule grande boucle. Cette conception peut parfois créer une petite quantité de flux de fuite. Il s'agit d'une énergie qui est gaspillée.

Un transformateur à coquille possède un circuit magnétique plus efficace. Comme les enroulements sont placés sur la branche centrale, le flux magnétique s'écoule vers l'extérieur et dispose de deux routes pour revenir par les branches extérieures. Le chemin magnétique est donc plus court pour le flux. Un chemin plus court signifie que moins d'énergie est nécessaire pour créer le champ magnétique. Cela signifie que le transformateur à coquille a souvent besoin d'un courant de magnétisation plus faible et peut avoir un rendement plus élevé. La conception du transformateur dans laquelle le flux magnétique a deux chemins est un grand avantage pour le transformateur à coquille.

Pour la haute tension, un transformateur à noyau ou à enveloppe est-il mieux adapté ?

Lorsque vous travaillez avec de la haute tension, un type de transformateur l'emporte généralement. Le transformateur à noyau est normalement mieux adapté aux travaux utilisant la haute tension. En effet, il est plus facile d'isoler les enroulements. Comme l'enroulement basse tension est placé à côté du noyau et que l'enroulement haute tension est enroulé autour, il y a beaucoup de place pour ajouter des matériaux pour la sécurité. Cela en fait un choix sûr et fiable pour les travaux à haute tension, comme dans les grands transformateurs de puissance et les transformateurs de distribution.

D'autre part, le transformateur à coquille est souvent utilisé pour les applications à basse tension. Les enroulements sont serrés les uns contre les autres sur la branche centrale. Il est donc plus difficile d'ajouter l'isolation spéciale nécessaire pour les niveaux de tension très élevés. Mais ce type de bobinage serré est parfait pour les besoins de tension plus faible et de courant électrique plus élevé. Ainsi, si vous travaillez avec de grands systèmes d'alimentation et une tension élevée, un transformateur à noyau est probablement la meilleure option. Pour les besoins avec une tension plus faible, un transformateur à coquille est un excellent choix.

Comment la forme du noyau affecte-t-elle le refroidissement et les réparations ?

La façon dont un transformateur est construit détermine également la facilité avec laquelle il peut être refroidi et réparé. Un transformateur chauffe lorsqu'il fonctionne. Il doit refroidir pour ne pas être endommagé. Dans un transformateur à noyau, les enroulements se trouvent à l'extérieur. Cela signifie qu'ils sont en contact avec l'air ou avec une huile de refroidissement spéciale. Cela facilite l'évacuation de la chaleur. La chaleur peut quitter le bobinage et aller directement dans l'air. Cela facilite également le contrôle et la réparation des enroulements en cas de problème.

Dans un transformateur à coquille, le bobinage se trouve à l'intérieur du noyau. Le noyau fonctionne comme une couverture, ce qui peut rendre le refroidissement de l'enroulement un peu plus difficile. Le refroidissement naturel ne fonctionne pas aussi bien. Mais le noyau lui-même peut être refroidi sans problème. Au moment des réparations, un transformateur à coquille peut être plus difficile à réparer. Pour atteindre le bobinage, il faut d'abord démonter le noyau. Cela rend la réparation plus compliquée et plus coûteuse. Il s'agit d'un point important à prendre en compte lors du choix du bon transformateur.

Qu'en est-il de la solidité et du soutien de la bobine ?

Il est très important d'avoir une bonne résistance mécanique, surtout pour un gros transformateur. Les enroulements sont soumis à de fortes forces électromagnétiques lorsque le transformateur fonctionne. Ces forces peuvent entraîner le déplacement ou l'endommagement des enroulements. Le transformateur à coquille présente un grand avantage dans ce domaine. Le noyau fait le tour de l'enroulement, ce qui lui donne un très bon support. Les enroulements placés entre les deux moitiés du noyau sont maintenus fermement en place. Cela confère au modèle à coquille une grande résistance mécanique, ce qui le rend adapté aux travaux lourds et aux applications de grande puissance.

Le transformateur à noyau offre moins de soutien naturel à son enroulement. La bobine se trouvant à l'extérieur, il faut des pièces supplémentaires pour la maintenir en place et l'empêcher de bouger lorsqu'elle est soumise à une pression. Cela peut être bien fait, mais le modèle à coquille est naturellement plus solide. L'étrier et les branches du noyau de la coquille créent une boîte solide et sûre pour la bobine. Ce soutien mécanique supplémentaire est l'une des principales raisons pour lesquelles les transformateurs à coque sont utilisés dans des conditions de travail difficiles.

Un tableau simple : Différence entre un transformateur à noyau et un transformateur à enveloppe

Parfois, un graphique explique mieux les choses que de nombreux mots. Voici un tableau simple qui met en évidence les principales différences entre les transformateurs à noyau et les transformateurs à enveloppe.

Ce tableau vous permet de voir rapidement la différence entre le type de noyau et le type d'enveloppe. Vous pouvez l'utiliser pour vous aider à vous souvenir des détails importants concernant chaque transformateur.

Comment choisir le bon type de transformateur ?

Comment prendre la décision finale ? Le choix du bon transformateur dépend de vos besoins. Il n'existe pas de transformateur "idéal" pour toutes les situations. Les transformateurs à noyau et les transformateurs à coquille sont tous deux de merveilleuses conceptions. Ils sont utilisés dans les transformateurs de distribution et de puissance dans le monde entier. Le choix du bon transformateur dépend de la tâche qu'il doit accomplir.

Réfléchissez à ces questions :

• Quel est le niveau de tension ? Pour les tensions très élevées, un transformateur à noyau est généralement le choix le plus sûr et le plus judicieux. Pour les basses tensions et les courants élevés, un transformateur à coquille fonctionne souvent mieux et peut offrir un meilleur rendement.
• De quelle puissance (kVA) avez-vous besoin ? Les modèles à coquille sont souvent utilisés pour des puissances nominales très élevées dans des systèmes à basse tension.
• Quelle est l'importance de la résistance physique ? Si le transformateur doit être placé dans un endroit où il y a beaucoup de vibrations ou un risque de court-circuit, il est préférable d'opter pour un modèle à coque solide.
• Quels sont vos projets en matière de refroidissement et d'entretien ? Si vous souhaitez des réparations faciles et un bon refroidissement naturel, le transformateur à noyau est un excellent choix.

En trouvant les réponses à ces questions, vous pouvez travailler avec un expert en transformateurs pour obtenir le transformateur parfait pour vos besoins en matière de distribution d'énergie. Les deux types de transformateurs ont un rôle très important à jouer dans le monde d'aujourd'hui.

Ce qu'il faut retenir

Voici une brève revue des idées les plus importantes concernant le transformateur à noyau et le transformateur à coquille :

• La plus grande différence réside dans la manière dont ils sont construits : Dans un transformateur à noyau, le bobinage est placé autour du noyau. Dans un transformateur à enveloppe, le noyau est placé autour de l'enroulement.
• Les transformateurs à noyau constituent généralement un meilleur choix pour les travaux à haute tension et à faible kVA, car ils sont plus simples à isoler.
• Les transformateurs à coque sont excellents pour les travaux à basse tension et à kVA élevé et ont une plus grande résistance mécanique.
• La conception de type coquille a généralement un circuit magnétique plus efficace, ce qui peut conduire à un rendement plus élevé et à moins de pertes d'énergie.
• Le transformateur à noyau est normalement plus facile à refroidir et à réparer car ses enroulements se trouvent à l'extérieur.
• Le choix entre les deux est entièrement basé sur la tâche exacte que le transformateur doit accomplir, y compris la tension, la puissance et les conditions dans lesquelles il travaillera.