Bobines d'arrêt à courant continu - Contexte et mesures
Ce document décrit les méthodes de test pour tous les types de selfs CC
1. Qu'est-ce que la polarisation CC et quand doit-elle être testée ?
Dans le contexte d'un transformateur ou d'un starter, la polarisation CC décrit un élément de courant constant qui est ajouté au signal CA.
De nombreux composants bobinés doivent fonctionner avec des courants continus qui les traversent et, lors de la phase de conception, il est nécessaire d'établir que le composant fonctionnera correctement avec le courant spécifié.
Dans le cas de tests de production, il est toutefois possible de confirmer le bon assemblage, et donc le bon fonctionnement d'un composant enroulé, sans appliquer de polarisation CC.
Cependant, pour une meilleure confiance, vous devez vérifier avec une polarisation CC présente, en utilisant une unité de polarisation CC telle que DC1000A pour garantir un fonctionnement correct dans chaque patte.
Le Voltech AT5600 permet l'intégration de DC1000A et l'audit automatique des performances DC.
2. Applications à faible et à fort courant
Dans certains cas, le courant de polarisation CC est faible (moins de 400 mA).
Comme par exemple dans les transformateurs de télécommunications où un enroulement est en série avec le courant d'alimentation continu du téléphone.
Dans d'autres cas, le courant de polarisation CC est beaucoup plus important, comme dans les inducteurs utilisés comme filtres de sortie sur les alimentations :
Dans tous ces cas, le composant enroulé doit conserver une inductance spécifiée avec le courant D nominal circulant dans l'enroulement.
3. Considérations relatives à la conception
Les matériaux magnétiques tels que le fer et la ferrite ont généralement une valeur de perméabilité élevée, c'est-à-dire qu'une bobine d'un nombre donné de tours aura une inductance beaucoup plus élevée que le même noyau dans l'air.
Cependant, un composant enroulé avec un noyau à haute perméabilité présente une courbe BH très raide et, par conséquent, ne peut tolérer qu'un très faible courant de polarisation CC, sinon le noyau sera saturer.
Si le noyau est saturé, l’inductance tombera à une valeur très faible.
Afin de fabriquer une bobine qui fonctionnera avec des valeurs plus élevées de courant de polarisation continu, il est nécessaire de réduire la perméabilité du noyau.
Cela se fait en introduisant des entrefers dans le circuit magnétique, soit en utilisant un espacement physique, soit en utilisant un noyau constitué d'un composite de matériaux magnétiques et non magnétiques (produisant l'effet d'entrefers).
Les noyaux avec entrefers ont une perméabilité globale beaucoup plus faible et peuvent tolérer des courants continus beaucoup plus importants avant de saturer :
4. Test de polarisation CC
4.1 Noyaux pour faibles courants de polarisation CC
Les composants enroulés pour les faibles courants de polarisation CC sont généralement construits avec des noyaux ayant une perméabilité moyenne à élevée.
La valeur de la perméabilité de ces noyaux varie d’un lot à l’autre, car elle dépend du processus de fabrication du noyau lui-même.
Cette variation entraîne une large tolérance de l'inductance mesurée de l'enroulement, ce qui se reflète dans la large tolérance de la constante d'inductance (AL) des spécifications des fabricants de noyaux.
Cette variation d'inductance entraîne la possibilité que certaines bobines soient capables de tolérer le courant de polarisation continu spécifié et que d'autres ne le soient pas :
Le seul moyen sûr de vérifier si la bobine peut fonctionner avec le courant continu spécifié est de mesurer l'inductance avec ce petit courant de polarisation continu circulant , garantissant que l'inductance est au moins à la valeur minimale spécifiée.
Les tests LSB LPB et ZB intégrés de l'AT5600 permettent une polarisation CC jusqu'à 1 A sans avoir besoin d'une source de polarisation externe.
4.2 Noyaux pour courants de polarisation CC plus importants
Comme mentionné précédemment, les bobines pour les courants de polarisation CC plus élevés (supérieurs à environ 400 mA) ont un noyau à faible perméabilité en raison des entrefers.
Au fur et à mesure que l'entrefer augmente, la perméabilité et, par conséquent, l'inductance diminuent, et la capacité de courant continu augmente, comme illustré pour un noyau en ferrite à entrefer typique ci-dessous. (Le nombre de tours est le même pour chaque valeur.)
Entrefer | Inductance | Capacité de courant continu |
| 0,0 mm | 19,1 mH | 0,36 A |
| 0,2 mm | 9,2 mH | 1,37 A |
| 0,5 mm | 5,9 mH | 2,06 A |
| 1,0 mm | 4,9 mH | 2,53 A |
| 2,0 mm | 4,1 mH | 3.18 A |
| 5,0 mm | 3,2 mH | 4,00 A |
À condition que le noyau ne soit pas saturé, ce qui est établi lors de la phase de conception, la valeur de l'inductance de tout transformateur sera la même avec ou sans polarisation CC appliquée.
Pour illustrer cela, le graphique ci-dessous montre les mesures d'inductance obtenues à partir du transformateur du tableau ci-dessus sans polarisation CC, par rapport au même transformateur avec la polarisation CC spécifiée appliquée.
Pour les noyaux avec des entrefers plus grands, la perméabilité et, par conséquent, l'inductance sont déterminées principalement par la taille de l'entrefer et sont beaucoup moins affectées par les variations du matériau du noyau.
Il en résulte que la variation de l'inductance est beaucoup plus faible avec un noyau à entrefer, car l'entrefer a une perméabilité beaucoup plus constante que le matériau magnétique lui-même. La valeur de l'inductance sera donc prévisible dans une tolérance serrée.
Il s'ensuit donc qu'une mesure de l'inductance (sans polarisation CC) d'une telle bobine fournit la vérification nécessaire que le noyau a l'entrefer correct et, par conséquent, a la capacité de fonctionner au courant CC spécifié.
5. Conclusions sur la polarisation CC
Tous les selfs CC utilisent des noyaux à faible perméabilité, soit des noyaux en poudre de fer, soit des noyaux en ferrite avec un entrefer important.
Une faible perméabilité est essentielle pour éviter que le noyau ne se sature avec un courant continu important.
L'inductance est une mesure de la pente de la courbe BH.
Un noyau à haute perméabilité peut avoir une pente ou une valeur d’inductance avec une large tolérance.
La faible perméabilité des noyaux avec entrefer ou constitués de poudre de fer fait que ces noyaux présentent une inductance qui peut être spécifiée dans des limites très strictes.
Noyaux pour courants de polarisation continus faibles (< 400 mA) | Noyaux pour courants de polarisation continus élevés (> 400 mA) |
Mesurer l'inductance avec un courant continu spécifié dans l'enroulement. Acceptez de larges limites sur la plage de valeurs d'inductance, mais le résultat doit être supérieur à une certaine valeur minimale. | Mesurer l'inductance sans courant de polarisation continu. Fixez des limites aussi strictes que possible, par exemple 5 %, comme moyen de vérifier l'écart. |
Il est essentiel lors des tests de conception de confirmer qu'une self CC présente l'inductance appropriée au courant CC nominal.
Cependant, lors des tests de production, certaines selfs CC peuvent être testées en vérifiant l'inductance sans polarisation CC, mais la spécification de limites strictes permettra de vérifier que le noyau a les tours corrects et, par conséquent, la pente correcte pour donner l'inductance requise au courant CC spécifié.