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Noyaux avec entrefer

La récente réapparition des amplificateurs monotriode à relancé la conception de transformateurs permettant le passage d'un courant continu important. L'examen de la courbe liant B et H pour les matériaux ferromagnétiques usuels montre que la présence d'un courant continu dans l'enroulement déplace le point moyen de fonctionnement vers la zône de saturation (fortement non linéaire!). Ce mode de fonctionnement est inacceptable pour un amplificateur de haut qualité, à la fois en raison de la distorsion engendrée et également par diminution de la perméabilité apparente, qui nécessite d'augmenter le nombre de spires des enroulements (au détriment entre autres de la bande passante: voir plus haut). Il existe deux solutions possibles à ce problème: soit faire circuler un courant continu dans un enroulement auxilliaire afin de neutraliser le champ crée par le premier, soit ménager un entrefer dans le circuit magnétique afin de partager la réluctance entre le fer (saturable) et l'air (insaturable). C'est cette dernière solution, de loin la plus courante, que nous allons décrire maintenant. Nous ferons l'approximation que la longueur tex2html_wrap_inline446 de l'entrefer est suffisamment petite pour que les lignes de champ ne divergent pas trop. Dans ces conditions, pour une induction B et une section S de circuit, nous aurons pour un enroulement de n spires parcourues par un courant I :
displaymath456
avec l longueur moyenne du circuit magnétique dans le fer. Recherchons maintenant la longueur de l'entrefer pour laquelle l'inductance sera maximum. Notons tex2html_wrap_inline460 la dérivée de la fonction B = f(H). L'inductance apparente, obtenue par linéarisation du flux en fonction de l'intensité I est :
displaymath466
pour une induction B fixée et un courant continu I, on obtient alors :
displaymath472
Cette dernière expression admet un maximum par rapport à tex2html_wrap_inline446, ce qui permet de déterminer cette valeur, puis le nombre de spires nécessaire pour l'enroulement. Pour des noyaux à trés haute perméabilité, le calcul précédent conduit à des valeurs si faibles qu'elles ne sont pas réalisables en pratique : on aura dans ce cas recours à l'expérimentation...


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Stephane Puechmorel
Tue Jul 1 10:26:06 WET DST 1997