Bobinages et Transformateurs

Bobinages fixes et variables

Les bobinages présentent une certaine réactance inductive. Cela signifie qu’ils sont la propriété de s’opposer aux variations rapides du courant alternatif .Une bobine comprend toujours un enroulement constitué d’un certain nombres de spires,en fil de cuivre isolé ,dans lequel on peut souvent introduire un noyau en matière magnétique.

Le noyau peut prendre des formes très diverses et détermine approximativement le champ de fréquences dans lequel les bobines peuvent travailler.

Dans tous les cas, ce champ de fréquences est très vaste puisque les bobines à noyau peuvent se trouver dans un circuit ayant des fréquences de travail comprises entre quelques dizaines de hertz et plusieurs millions de hertz .La forme et la matière composent le noyau sont variables.

Les bobines lorsqu’elles peuvent fonctionner dans la bande de fréquence comprise entre vingt Hz et vingt milles Hz,à savoir la bande des fréquences acoustiques,possèdent un noyau en métal ferreux,hautement magnétique autour duquel sont enroulées les spires de fil de cuivre.

Ces bobines sont connues sous le nom de bobines de filtrage ou de nivellement(figure1)

Le noyau est formé d’un ensemble de petites lames en tôle de fer doux contenant une certaine quantité de silicium,taillées en formes diverses(figure2).

L’épaisseur des tôles est très importante,plus elles sont fines,plus les pertes d’énergie provenant des courants parasites sont faibles.

Les tôles doivent être isolées les unes des autres et elles sont en général revêtues d’une couche de vernis ou d’oxyde.

Pour tous les types de bobines, on obtient l’enroulement en bobinant les spires de fil de cuivre émaillé ou isolé par du carton,sur une bobine ou une carcasse ayant les dimensions de la partie centrale du noyau. Entre deux couches de spires,on dispose une très mince feuille de papier isolant.

Pendant le bobinage,il faut que les spires viennent se placer les unes à coté des autres de manière à former des couches ordonnées .En dernier lieu on dispose une feuille de papier isolant très robuste pour protéger l’enroulement. Les fils d’entrée et de sortie de l’enroulement sont raccordés à des bornes qui permettent de brancher la bobine au circuit dans lequel elle doit être montée.

Après avoir procédé à l’enroulement, on effectue le montage des tôles .Les tôles sont disposées de façon telle que l’on obtient un circuit magnétique fermé Cela signifie qu’elles sont montées en croix comme le montre la (figure 3a)

Sur d’autres types,qui fonctionnent en courant continu,on cherche au contraire à obtenir l’interruption du circuit magnétique en créant un entrefer. On l’obtient en évitant de croiser les tôle (figure 3 b)

Il existe des bobines à noyau conçues pour fonctionner aux fréquences élevées. Dans ce cas,le noyau prend des formes diverses et il est composé d’une matière spéciale. En général,les noyaux les plus communs sont formés de très petits grains en fer doux enduits d’une matière isolante de très haute qualité. Ou alors,ils sont constitués d’oxyde de fer à structure spéciale,tels que les ferrites et le ferroxcube. Ce dernier type est très utilisé en raison de ses excellentes performances aux fréquences élevées de l’ordre de quelques Mégahertz.

Un type particulier de bobine à noyau en ferroxcube est illustré sur la (figure 4 a) .Le circuit a une forme circulaire qui protége complètement l’enroulement.

Sur les( figures 4 b et 4 c),sont montrés deux autres bobinages dont le noyau peut être réglé. La variation que on obtient en vissant le noyau à l’intérieur du support isolant,permet de faire varier l’inductance de 20%.

Une variation d’inductance plus grande est obtenue par noyau plongeur,comme illustré (figure 4 d) .Le réglage de la valeur de l’inductance s’obtient en introduisant un noyau de matière ferromagnétique à l’intérieur de l’enroulement. Ce type de bobine variable s’emploie à la place du condensateur variable sur certains récepteurs radio.

Un type très habituel d’enroulement est le type Cylindrique ou en Solénoïde formé de spires disposées parallèlement sur une matière isolante ou même sans isolant.

Les types plus simples sont faits en enroulant un certain nombre de spires sur un petit tube ou un support de carton bakélite (figure 5 a).

Le diamètre du tube peut varier de 10 à 30 mm et le diamètre du fil de 0,1 à 0,8 mm.

Pour les fréquences supérieures à 2MHz,les pertes produites par le support sont déjà sensibles,on utilise des supports en ébonite,en porcelaine,etc. comportant des ailettes (figure 5b).Actuellement le polystyrène est très utilisé.

Pour les fréquences très élevées, étant donné la faible valeur d’inductance exigée, le nombre de spires est en général réduit et l’enroulement est presque toujours constitué de fil de gros diamètre (le support est superflu).

On se borne à faire l’enroulement dans l’air(figure 5c).

Les enroulements dans l’air ont un diamètre compris entre 10mm et 20mm et un nombre de spires allant de 1 à 10 avec du fil d’un diamètre allant jusqu’à 1 mm. Le fil,comme dans presque tous les enroulements,est en cuivre émaillé,mais on utilise souvent aussi du fil de cuivre argenté pour réduire la résistance électrique du fil.

Pour obtenir des bobinages à caractéristiques électriques particulières comme par exemple un facteur de surtension élevé,on réalise les enroulements à hautes fréquences avec un fil conducteur spécial appelé FIL DE LITZ (fréquence allant jusqu’à 2MHz).

Pour les fréquences plus élevées,on utilise du fil argenté. Le FIL DE LITZ est composé de plusieurs conducteurs de faible diamètre toronnés pour former un cordon. Un gainage de soie donne l’illusion que ce fil est constitué d’un seul conducteur.

Le FIL DE LITZ est en général marqué de deux chiffres,le premier indique le nombre de fils dont il est composé,le second le diamètre de chacun d’eux.

Exemple du FIL DE LITZ 10 x 0,05 est formé de 10 fils ayant chacun un diamètre de 5/100 de millimètre (0 ,05mm).

Les enroulements des bobinages pour les fréquences de 50kHz à 2MHz environ,c'est-à-dire pour les bobines de récepteurs pour petites ondes ou grandes ondes sont faits par un procédé appelé NID D’ ABEILLES (figure 6 a)

On destine à une utilisation particulière les bobinages formés de deux ou trois, même quatre bobines en nid d’abeilles à fil simple,enroulées autour d’un petit bâton de verre ou de porcelaine. Ces composants présentent une grande inductance et une faible capacité parasite,pour cette raison on les utilise pour arrêter le passage du courant en fréquence radio

On les appelle donc BOBINAGES HF(haute fréquence),BOBINE D’ ARRET,BOBINE DE BLOCAGE ou CHOKE(du mot anglais).

Sur (la figure 6b) sont indiquées les dimensions et les caractéristiques principales des types de bobinages HF.

Sur (la figure 7a) est représenté un enroulement appelé fond de panier utilisé pour la confection de bobines ondes courtes.

Pour éviter les phénomènes d’induction, les bobines sont blindées,le blindage est en aluminium pour les HF et en fer pour les BF(figure7b)

Le transformateur d’alimentation

Les transformateurs dans leur structure générale, ne différent pas beaucoup des bobines de filtrages,mais ils se distinguent par la présence de deux ou plusieurs enroulements au lieu d’un seul. Il se divisent en transformateurs d’alimentation,qui fonctionnent à la fréquence du réseau (50 Hz),en transformateurs de sortie (pour les fréquences acoustiques)et transformateurs pour fréquence radio.

Les caractéristiques de construction sont semblables à celles des bobines de filtrage déjà illustrées (figure1)

Dans les transformateurs,tout comme les bobines de filtrage,les extrémités des enroulements peuvent aboutir directement aux points de soudure ou aux languettes fixées sur l’enroulement(figure 8a) ou à des cosses rivées sur la carcasse (figure 8b) ou bien encore sortir de l’enroulement à travers des gaines ou des tubes isolants de différentes couleurs (figure 8c)

Le transformateur le plus commun est le transformateur d’alimentation qui fonctionne à la tension du réseau(50Hz) et qui a pour but de fournir aux appareils radio électriques les tensions nécessaires à leur fonctionnement.

Comme la fréquence est basse,il est nécessaire, d’avoir un noyau de dimensions appréciables sans entre fer,forme par des tôles en fer silicium.

Autour du noyau,on enroule les spires de l’enroulement primaire et des différents enroulements secondaires.

Parmi ces enroulements secondaires certains conviennent pour des basses tensions et des intensités assez fortes et d’autres pour des tensions élevées et de faibles intensités.

L’identification des bornes d’un transfo est très importante car si l’on se trompe,on peut endommager tant le transfo,que les composants auquel ce transfo est accordé.

Sur la carcasse des transfo à bornes,se trouvent quelquefois imprimés les valeurs des tensions respectives.

Pour les transfo dont les extrémités sortent de gaines ou de tubes isolants, c’est la couleur des fils eux-mêmes qui détermine la valeur de la tension.

Sur le tableau de (la figure9)est indiqué le code qui est adopté pour identifier les valeurs de l’enroulement PRIMAIRE.

Par contre il n’existe pas de norme pour identifier les secondaires.

Un transfo de type particulier est représenté (figure10),il s’agit d’un auto transfo : les circuits primaires et secondaires ne sont pas séparés,ces possibilités d’utilisation sont limitées.

Les principales caractéristiques électriques sont les différentes possibilités d’adaptation de la tension d’alimentation du primaire,la puissance maximale fournie (VA :volt ampère) Tensions et Intensités secondaires

Les principales caractéristiques de construction comprennent les dimensions du noyau,le nombre de spires ,le diamètre du fil et l’identification des sorties.