Entrefer
Qu'est-ce qu'un entrefer ?
Dans la technique des champs magnétiques, un "entrefer" a une signification particulière. Il désigne un espace (rempli d'air) dans le noyau ferromagnétique des électroaimants. Lorsqu'il est calculé avec précision, l'entrefer permet à l'électroaimant de fonctionner avec des courants très différents et de mieux stocker l'énergie magnétique qu'un aimant sans entrefer. L'entrefer empêche également une saturation magnétique prématurée, dans laquelle le champ magnétique n'augmente plus en présence de courants importants et où l'énergie est perdue sous forme de chaleur.Table des matières
En règle générale, un entrefer désigne simplement un espace rempli d'air.
Dans le domaine de la technologie, il s'agit généralement de l'espace entre les surfaces opposées des composants.
Dans la technologie des électro-aimants, un entrefer n'est pas seulement un espace créé par hasard en raison de la construction, mais dans ce cas, il a des fonctions importantes.
Quel est l'effet d'un entrefer ?
Un entrefer se trouve dans les noyaux en fer des transformateurs pour éviter une saturation magnétique du noyau de fer en fonctionnement normal. De plus, le champ magnétique dans l'entrefer est considérablement plus grand que dans le matériau en fer, ce qui permet de stocker l'énergie magnétique dans l'entrefer. Le transformateur agit alors comme un accumulateur d'énergie temporaire, ce qui est avantageux pour certaines applications.Un transformateur est constitué de deux électro-aimants positionnés face à face. Le champ magnétique de l'un des électro-aimants induit une tension dans la bobine du deuxième électro-aimant. L'intensité de cette tension dépend du rapport entre le nombre de spires des deux bobines. Ainsi, le transformateur modifie l'intensité des tensions et des courants. Un noyau ferromagnétique (généralement en fer) dans les électro-aimants soutient ce processus.
Si un transformateur doit être utilisé sur une large plage de puissance, c'est-à-dire qu'il doit fonctionner aussi bien à des puissances faibles qu'à des puissances plus élevées, et si les caractéristiques du transformateur doivent changer le moins possible, alors des noyaux en fer avec entrefer sont installés dans les électro-aimants du transformateur.
Un entrefer dans le noyau de fer d'un électroaimant remplit une fonction technique importante.
L'entrefer permet de réduire la saturation magnétique.
De plus, de l'énergie magnétique est stockée dans l'entrefer.
L'air a une perméabilité
magnétique beaucoup plus faible que le fer.
L'entrefer réduit donc la densité de flux magnétique
dans le noyau de fer interrompu par rapport à un noyau de fer sans entrefer.
En revanche, le champ magnétique dans l'entrefer est très élevé.
Cela rend le transformateur un peu moins efficace à faible puissance, mais en revanche, la saturation magnétique du noyau de fer se produit moins rapidement à des puissances plus élevées. La densité de flux magnétique globalement plus faible dans un électro-aimant avec entrefer est proportionnelle au champ magnétique sur une plage plus large que sans entrefer.
De nombreux matériaux ferromagnétiques ont une aimantation à saturation de 1 à 2 teslas. Ce n'est pas beaucoup. Dans de nombreuses applications techniques, les densités de flux magnétique sont bien plus élevées.
La raison physique de la saturation magnétique réside dans le fait que les spins atomiques du matériau ferromagnétique (noyau de fer) sont complètement alignés à un certain champ magnétique externe. Malgré une augmentation du courant, la densité de flux magnétique n'augmente alors plus.
Les spins électroniques
dans tous les domaines de Weiss
du ferro-aimant sont alignés parallèlement.
Dans un transformateur, le courant augmente alors fortement dans le circuit dit primaire du transformateur, c'est-à-dire dans la bobine dont la tension doit être transformée.
La puissance du transformateur diminue alors et une grande partie de l'énergie est perdue par un échauffement du transformateur.
Le choix approprié de l'épaisseur de l'entrefer aide à "tailler" le transformateur pour la plage de puissance appropriée.
Auteur:
Dr Franz-Josef Schmitt
Dr. Franz-Josef Schmitt est physicien et directeur scientifique des cours pratiques avancés de physique à l'université Martin-Luther de Halle-Wittenberg. Il a travaillé à l'université technique de 2011 à 2019 et a dirigé divers projets pédagogiques ainsi que le laboratoire de projets en chimie. Ses recherches se concentrent sur la spectroscopie de fluorescence résolue en temps sur des macromolécules biologiquement actives. Il est également directeur de Sensoik Technologies GmbH.
Dr Franz-Josef Schmitt
Dr. Franz-Josef Schmitt est physicien et directeur scientifique des cours pratiques avancés de physique à l'université Martin-Luther de Halle-Wittenberg. Il a travaillé à l'université technique de 2011 à 2019 et a dirigé divers projets pédagogiques ainsi que le laboratoire de projets en chimie. Ses recherches se concentrent sur la spectroscopie de fluorescence résolue en temps sur des macromolécules biologiquement actives. Il est également directeur de Sensoik Technologies GmbH.
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