Salut! En tant que fournisseur de matières premières pour transformateurs, je suis dans le jeu depuis un certain temps et j'ai pu constater par moi-même les tenants et les aboutissants de ce qui entre dans la fabrication des transformateurs pour usines chimiques. J'ai donc pensé partager quelques idées sur les matières premières qui sont cruciales pour ces équipements importants.
Matériaux de base
Le noyau d’un transformateur est comme son cœur. Il est responsable du transfert de l’énergie électrique d’un circuit à un autre par induction électromagnétique. Le matériau le plus couramment utilisé pour les noyaux de transformateur est l’acier au silicium. Ce type d'acier a une faible conductivité électrique et une perméabilité magnétique élevée, ce qui signifie qu'il peut conduire efficacement le flux magnétique tout en minimisant les pertes d'énergie dues aux courants de Foucault.
L'acier au silicium est généralement fabriqué en ajoutant une petite quantité de silicium (environ 3 à 5 %) au fer pur. Le silicium contribue à augmenter la résistance électrique de l’acier, réduisant ainsi les courants de Foucault qui peuvent provoquer un échauffement et une perte d’énergie. L'acier est ensuite laminé en fines feuilles, appelées laminages, qui sont empilées pour former le noyau. Ces tôles sont isolées les unes des autres pour réduire davantage les courants de Foucault.
Un autre matériau parfois utilisé pour les transformateurs spéciaux est le métal amorphe. Les métaux amorphes ont une structure atomique désordonnée, ce qui leur confère de très faibles pertes dans le noyau par rapport à l'acier au silicium traditionnel. Ils conviennent parfaitement aux applications où l’efficacité énergétique est une priorité absolue, mais leur production peut être plus coûteuse.
Matériaux conducteurs
Des matériaux conducteurs sont utilisés pour transporter le courant électrique dans un transformateur. Le matériau conducteur le plus utilisé est le cuivre. Le cuivre possède une excellente conductivité électrique, ce qui signifie qu’il peut transporter de grandes quantités de courant avec une résistance relativement faible. Cela entraîne moins de gaspillage d’énergie sous forme de chaleur.
Le cuivre est utilisé pour réaliser les enroulements du transformateur. Les enroulements sont des bobines de fil de cuivre enroulées autour du noyau. Il existe généralement deux ensembles d’enroulements : l’enroulement primaire, qui reçoit l’entrée électrique, et l’enroulement secondaire, qui délivre la sortie. Le nombre de tours dans chaque enroulement détermine le rapport de transformation de tension du transformateur.
L'aluminium est un autre matériau conducteur qui peut être utilisé pour les enroulements des transformateurs. Il est plus léger et moins cher que le cuivre, mais sa conductivité électrique est également inférieure. Ainsi, pour la même capacité de transport de courant, les enroulements en aluminium doivent avoir une section transversale plus grande que les enroulements en cuivre.
Matériaux isolants
Les matériaux isolants sont essentiels dans les transformateurs pour éviter les courts-circuits électriques entre les enroulements et le noyau, ainsi qu'entre différentes parties des enroulements eux-mêmes. L'un des matériaux isolants les plus importants estRésine époxy électrique.
La résine époxy électrique possède d'excellentes propriétés d'isolation électrique, de résistance mécanique et de résistance chimique. Il peut être utilisé sous différentes formes, telles queRésine époxy injectableetRésine époxy coulée. La résine époxy d'injection est utilisée pour combler les petits espaces et les vides dans le transformateur, tandis que la résine époxy coulée est utilisée pour encapsuler les enroulements et autres composants, fournissant ainsi une couche protectrice et isolante.
L’huile de transformateur est également un matériau isolant couramment utilisé. C'est une huile minérale qui possède de bonnes propriétés diélectriques, ce qui lui permet de résister à des tensions élevées sans se décomposer. L'huile de transformateur isole non seulement les composants électriques, mais aide également à dissiper la chaleur générée pendant le fonctionnement du transformateur.
Des matériaux à base de cellulose, tels que le papier et le carton pressé, sont également utilisés comme isolants. Ils sont souvent utilisés en combinaison avec de l’huile de transformateur. Le papier est enroulé autour des enroulements et le carton pressé est utilisé pour fournir un support structurel et une isolation supplémentaire.
Matériaux de refroidissement
Les transformateurs génèrent de la chaleur pendant leur fonctionnement, et si cette chaleur n'est pas dissipée correctement, elle peut endommager le transformateur et réduire sa durée de vie. Les matériaux et systèmes de refroidissement sont donc très importants.
Comme je l’ai mentionné plus tôt, l’huile de transformateur peut agir comme un fluide de refroidissement. Il absorbe la chaleur générée par les enroulements et le noyau et la transfère vers la cuve du transformateur, où elle peut être dissipée dans le milieu environnant. Dans certains transformateurs plus grands, des radiateurs externes sont utilisés pour augmenter la surface de dissipation thermique.
L'air peut également être utilisé comme moyen de refroidissement. Dans les transformateurs refroidis par air, des ventilateurs sont utilisés pour souffler de l'air sur les enroulements et le noyau du transformateur afin d'évacuer la chaleur. Ce type de refroidissement est souvent utilisé dans les petits transformateurs ou dans les applications où les transformateurs remplis d'huile ne conviennent pas.
Matériaux structurels
Les matériaux structurels d'un transformateur sont utilisés pour fournir un support mécanique et une protection aux composants internes. L'acier est couramment utilisé pour la cuve du transformateur. Il est solide, durable et peut résister à la pression et aux contraintes mécaniques pendant le fonctionnement.
Le réservoir est conçu pour contenir l’huile du transformateur et protéger les composants internes de l’environnement. Il comporte également des ouvertures pour les traversées, qui servent à connecter le transformateur aux circuits électriques externes.
Le plastique et les matériaux composites sont parfois utilisés pour les pièces structurelles non critiques, telles que les couvercles et les boîtiers. Ils sont légers, résistants à la corrosion et peuvent être facilement moulés sous différentes formes.
Conclusion
Voilà donc les principales matières premières utilisées dans les transformateurs des usines chimiques. Des matériaux de base qui transfèrent l'énergie aux matériaux conducteurs qui transportent le courant, aux matériaux isolants qui assurent la sécurité, aux matériaux de refroidissement qui empêchent la surchauffe et aux matériaux structurels qui maintiennent le tout ensemble, chaque composant joue un rôle essentiel.
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Références
- Grover, PK (2007). Ingénierie des transformateurs : conception, technologie et diagnostic. Presse CRC.
- Société électrique de Westinghouse. (1964). Ouvrage de référence sur le transport et la distribution électriques. Société électrique de Westinghouse.
