Transformateurs de fréquence secteur/ligne

1 Test des transformateurs de fréquence de ligne

Les transformateurs apparaissent dans presque tous les produits électriques et électroniques produits dans le monde, ce qui répond à un énorme besoin mondial de transformateurs.
Il est essentiel de tester les transformateurs et les composants enroulés avant l'assemblage final du produit.
Cela filtre les pannes à l'avance, évite des reprises coûteuses, réduit les coûts de fabrication et améliore la fiabilité globale.

Le test des transformateurs nécessite donc :
Méthodes de fabrication rapides et efficaces avec contrôle de qualité
Tests à 100 % garantissant zéro rejet envoyé au client

Les transformateurs stratifiés sont principalement utilisés comme transformateurs élévateurs et abaisseurs de fréquence de ligne, basse fréquence et basse/haute tension. Deux bobines sont enroulées sur un noyau de telle sorte qu'elles soient couplées magnétiquement. Les deux bobines sont appelées primaire et secondaire.
Le matériau central a tendance à être construit à partir de fines feuilles d'un matériau magnétique doux (environ 0,35 mm d'épaisseur), généralement constituées de 4 % d'acier au silicium, appelées stratifications, celles-ci sont isolées les unes des autres par du vernis. Ces feuilles minces réduisent les courants de Foucault en augmentant la résistance au flux de ces courants provoquant des pertes.

Les courants de Foucault sont l’un des deux principaux éléments associés aux pertes globales du cœur. La seconde, la perte par hystérésis, est l'énergie consommée en changeant l'état magnétique du noyau au cours de chaque cycle et les courants de Foucault sont des courants induits dans le noyau par des flux variant dans le temps.

Le noyau est partiellement assemblé avant l'insertion des enroulements et une fois insérés, les feuilles stratifiées restantes sont ensuite entrelacées pour éviter que tous les joints ne se retrouvent au même endroit, les joints sont ensuite décalés comme pour la pose de briques.

Les transformateurs stratifiés sont utilisés dans la plupart des applications basse fréquence, généralement entre 50 Hz et 400 Hz. Le primaire a tendance à avoir une inductance élevée, ce qui permet une utilisation à basse fréquence avec des pertes minimales dans le noyau. Les transformateurs stratifiés offrent les éléments suivants :

Élévateur haute tension.
Abaisseur basse tension.
Sortie de courant élevée.
Isolement.

Pour les besoins de ce document, nous nous concentrerons sur les transformateurs stratifiés abaisseurs. En concevant le nombre de tours dans les enroulements primaire et secondaire, tout transformateur élévateur ou abaisseur souhaité peut être réalisé.

Le couplage entre le primaire et le secondaire doit être étroit dans un transformateur de puissance afin de réduire la réactance de fuite, sinon la chute de réactance sera considérable et variera en fonction de la tension et du courant secondaires. Par conséquent, les transformateurs stratifiés sont enroulés avec des enroulements concentriques (le primaire et secondaire sont enroulés avec la moitié des tours sur la branche centrale, l'un sur l'autre (pour donner un couplage étroit) avec une isolation intermédiaire.

Les testeurs de transformateurs Voltech combinent pratiquement tous les tests dans un seul boîtier, ce qui permet un temps de test rapide évitant une nouvelle configuration pour chaque test.

2 tests critiques de transformateurs pour les transformateurs de fréquence de ligne

Paramètre de test	Critique pour	Les essentiels du testeur
Courant magnétisant (MAGI)	Vérifiez que le transformateur a été assemblé correctement, avec le nombre de tours approprié, la bonne qualité de magnétique matériau pour le noyau et l'entrefer correct si nécessaire.	Vérifiez les spires primaires et corrigez le matériau du noyau correctement assemblé
Résistance (R)	Vérifiez le bon fil et la bonne terminaison de soudure	DCR est la résistance au courant continu (DC) offerte par un inducteur en raison de la résistance de l'enroulement. Exprimé en ohms ou milli-ohms maximum.
Puissance (WATTS)	Mesure de perte de noyau pour confirmer que le transformateur a été correctement assemblé	La puissance mesurée est la puissance dissipée par les courants de Foucault et les effets d'hystérésis dans le noyau. et est connue sous le nom de perte de base
Haut-pot (HPAC)	Garantit que les enroulements sont correctement positionnés avec les matériaux appropriés pour fournir le niveau d’isolation de sécurité requis.	Mesure et contrôle la tension appliquée pendant toute la durée du test. L'AT3600 applique une tension entre deux groupes d'enroulements (ou noyau), les enroulements de chaque groupe étant court-circuités ensemble.
SURGE (SURG)	Vérifiez les virages en court-circuit. Garantit que le matériau isolant autour du fil de cuivre (généralement de la laque) n'a pas été endommagé lors de la fabrication	Une impulsion de haute énergie est déchargée dans un enroulement. Le transformateur est caractérisé par la surface sous la forme d'onde, mesurée en volts-secondes.
Résistance d'isolement (IR)	Vérifier l'intégrité du isolation entre séparation enroulements, ou entre un enroulement et un noyau ou un écran.	Le testeur applique une tension continue entre deux groupes d'enroulements, les enroulements de chaque groupe étant court-circuités ensemble.
MAGX, VOCX, WATX, STRX	Étendez la plage de test avec l'interface AC

3 bases du transformateur

Une tension alternative Vin appliquée au primaire crée un courant alternatif Iin dans l'enroulement primaire.
Le courant produit un flux magnétique alternatif dans le noyau.
Le flux magnétique alternatif génère une tension, Vout, dans le secondaire
Pour les ondes sinusoïdales, la densité de flux, B = Vin / ( 4,44 NA f) où
N = Nombre de tours
A est la section transversale du noyau
f est la fréquence.

Puisque pour un transformateur donné, B, A et f sont constants : -

Transformateurs
Augmenter ou diminuer la tension alternative
Augmenter ou diminuer le courant alternatif

Puisqu’il n’y a aucune connexion électrique entre les enroulements primaire et secondaire, ils assurent l’isolation d’un circuit électrique à l’autre.
Ce sont ces propriétés uniques des transformateurs qui les rendent si largement utilisés dans toutes sortes d’équipements électriques/électroniques.

4 noyaux de transformateur

Les pertes de puissance du cœur comprennent,
a) les pertes par hystérésis dues à la magnétisation et à la démagnétisation du noyau à travers la boucle BH,
b) plus toutes pertes supplémentaires par courants de Foucault

Section transversale de : Ferrite, laminée, noyau solide

Dans un noyau solide, le courant peut circuler à l'intérieur du matériau du noyau, générant des pertes I ² R (résistives).
Les noyaux de fer sont généralement laminés pour restreindre le trajet du courant et réduire cet effet.
Les noyaux de ferrite ont une résistance encore plus élevée et donc des pertes par courants de Foucault très faibles.

5 Circuit équivalent au transformateur

Un transformateur idéal possède :
- Aucune perte.
- Couplage parfait entre enroulements.
- Impédance infinie en circuit ouvert (Aucun courant de charge = 0).
- Isolation infinie entre les enroulements.

En réalité, les transformateurs pratiques présentent des caractéristiques différentes de celles d’un transformateur idéal.
Beaucoup de ces caractéristiques peuvent être représentées par un circuit équivalent à un transformateur.

Circuit équivalent à un transformateur réel

Dans le circuit équivalent du transformateur pour le cas "réel"
Ls et Rs sont utilisés pour modéliser l'effet des pertes de base.
R1, R2, R3 sont les résistances des enroulements.
Ll est l'inductance de fuite.
C1, C2 et C3 sont les capacités entre enroulements

7 Capacité essentielle

Les testeurs Voltech AT ont la capacité intégrée décrite ci-dessous.

Pour utiliser cette capacité, les testeurs peuvent être équipés d'un certain nombre de tests différents tels que l'inductance, la résistance CA, le rapport de transformation, les watts ou le potentiomètre CA.
Les tests sont vendus dans des packages tels que Standard ou Gold ou peuvent être achetés individuellement et installés par l'utilisateur via une mise à niveau du micrologiciel.

8 Capacité étendue

Alimentation CA externe (AT5600 + AT3600) - Source d'alimentation flexible pour les transformateurs plus gros .
La source CA interne programmable de l'AT peut être utilisée pour fournir jusqu'à 270 V à 2 A RMS de 20 Hz à 1 500 Hz.
Cette alimentation est utilisée pour mesurer le courant magnétisant, les watts et les tensions en circuit ouvert sur les transformateurs laminés en fer.
Les tests sont généralement effectués avec le transformateur hors charge ou en circuit ouvert, de sorte que les transformateurs évalués à 2 kVA ou plus puissent être testés.
Cette source CA interne présente plusieurs avantages, le plus important étant peut-être la possibilité d'augmenter la tension et le courant sous contrôle logiciel en temps réel afin de minimiser le courant d'appel et la durée du test.

L'interface AC Voltech permet aux sources AC externes (y compris de simples transformateurs élévateurs ou abaisseurs) de fournir une alimentation AC étendue de manière transparente dans l'environnement de test AT.

Avec l'interface AC, la capacité AT peut être étendue jusqu'à 600 V à 10 A RMS

Les sources CA externes qui peuvent être intégrées à l'environnement de test AT3600 incluent :

Transformateurs élévateurs simples (fournissant jusqu'à 600 V à 0,8 A)
Transformateurs abaisseurs simples (fournissant jusqu'à 10 A à 20 V)
Sources CA externes entièrement programmables (fournissant jusqu'à 600 V à 10 A).

Tests pour l'AT3600 + AT5600 avec l'interface AC

9 Polarisation CC externe - Conditions réelles de test de saturation pour les transformateurs de puissance et les selfs

Les transformateurs de puissance et les selfs qui transportent un courant continu élevé sont courants dans les alimentations et les onduleurs. Tester ces pièces à leur courant continu nominal garantit que les pièces ont été correctement enroulées, assemblées et terminées.

L'alimentation en courant continu Voltech DC1000 25 A s'intégrera parfaitement dans l'environnement de test AT3600 ou ATi pour fournir jusqu'à 250 A (10 x DC1000 en parallèle) de courant de polarisation CC fluide et programmable avec un effet minimal sur la mesure de l'inductance CA.

Courant continu programmable de 25 ampères
250 A avec 10 x DC1000
Fonctionne parfaitement avec AT3600 ou ATi
La conception unique de l'inductance électronique minimise l'effet sur la mesure de l'inductance CA
Peut être utilisé sur presque tous les compteurs LCR. Alternative aux types Agilent, Wayne Kerr et Chroma.

Tests pour les DC1000 et AT3600/ AT5600 / ATi