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Transformateursrassembler toutes sortes de matériaux soigneusement choisis. Chacun est choisi pour ses caractéristiques électriques, magnétiques, thermiques ou mécaniques. Le mélange dans un transformateur établit un équilibre entre son fonctionnement, sa fiabilité et son coût. Les choix de matériaux façonnent réellement sa fonction globale et sa durée de vie.
Le noyau d'un transformateur utilise de l'acier électrique spécial. Cet acier canalise le flux magnétique de manière assez efficace.
●L'acier au silicium à grains orientés, ou GOES, constitue la référence en matière de transformateurs efficaces. Il contient environ 2 à 3,5 pour cent de silicium. Cela augmente la résistivité électrique et réduit les pertes par courants de Foucault. Les grains sont alignés par laminage à froid et recuit. Ils s'alignent avec la direction du champ magnétique. Cette configuration réduit les pertes par hystérésis jusqu'à 30 % par rapport à l'acier non orienté.
●Le métal amorphe, comme le Metglas, constitue une autre option pour les installations à très haut rendement. C'est un alliage rapidement solidifié, généralement du fer avec du bore et du silicium. Sans structure cristalline, il réduit les pertes dans le noyau de 60 à 70 % par rapport à l'acier ordinaire. Pourtant, cela coûte plus cher en matériaux. Il a également tendance à être mécaniquement fragile.
●Les laminages constituent les noyaux. Ils empilent des feuilles minces, généralement de 0,23 à 0,35 millimètres d'épaisseur. L'isolation provient de revêtements céramiques ou phosphatés. Ceux-ci empêchent les courants de Foucault entre les couches.
Les enroulements ont besoin de matériaux qui conduisent bien l’électricité. Ils nécessitent également une solide résistance mécanique.
●Le cuivre électrolytique à pas dur, ou ETP, ouvre la voie aux enroulements. Il atteint 100 à 101 pour cent selon la norme internationale de conductivité du cuivre recuit. Sa ductilité lui permet de former des formes sinueuses complexes. Comparé à l’aluminium, il présente une meilleure résistance mécanique. Cela l’aide à gérer plus efficacement les courts-circuits.
●Les alliages d'aluminium apparaissent dans les endroits où le coût compte beaucoup. Ils fournissent environ 61 pour cent de la conductivité volumique du cuivre. En poids, cela ne représente que 30 pour cent. Pour correspondre à la capacité actuelle, ils ont besoin d’environ 1,6 fois la surface transversale. Du côté positif, ils économisent du poids et réduisent les dépenses en matières premières.
● L'isolation des conducteurs comprend des enveloppes en papier, comme les types kraft ou thermiquement améliorés. Le polyester, comme le Dacron, ou le polyamide comme le Nomex fonctionnent également. Ils isolent tour à tour. Souvent, du vernis ou de la résine les imprègne pour une protection supplémentaire.
Une configuration d’isolation en couches empêche les pannes électriques de se produire.
●Les matériaux à base de cellulose constituent le principal isolant solide. Le papier kraft et le carton pressé font l’affaire. Parfois, ils sont améliorés avec des polyamides aromatiques pour la résistance à la chaleur. La construction poreuse laisse l’huile ou la résine pénétrer complètement.
● L'isolation liquide colle avec de l'huile minérale comme choix habituel. Les esters naturels et synthétiques gagnent du terrain pour une meilleure sécurité incendie et un meilleur respect de l'environnement. Ces fluides ont une rigidité diélectrique supérieure à 30 kilovolts. Ceux à base d’ester ont des points de feu supérieurs à 300 degrés Celsius.
●Poignée de matériaux de moulage solidestransformateurs de type sec.Des résines époxy ou polyester enveloppent les enroulements. Ils offrent un support mécanique et une protection contre l’environnement. La décharge partielle reste inférieure à 5 picocoulombs.
●Le réservoir et le boîtier utilisent de l'acier au carbone, souvent de qualité ASTM A36. Les revêtements résistent à la corrosion pour une utilisation en extérieur. Les versions hermétiquement fermées peuvent être utilisées en acier inoxydable. Les radiateurs sont également fabriqués en acier au carbone. Des chicanes internes guident le flux d’huile.
●Les bagues collent souvent à la porcelaine pour les applications de routine. Les types de polymères, comme le caoutchouc de silicone, captent la vapeur pour plus de légèreté et de résistance au vandalisme. A l'intérieur, les conducteurs sont en cuivre. Ils sont plaqués argent ou étain.
●Systèmes de conservation construits en acier. Les membranes flexibles, telles que le caoutchouc nitrile ou le fluoropolymère, maintiennent l'huile à l'écart de l'air extérieur.
●L'équipement de refroidissement comprend des ventilateurs avec des pales en aluminium. Les moteurs utilisent des conceptions à roulements à billes ou à manchons. Ils évaluent la course sans arrêt. Les turbines de pompe dans les installations à huile forcée ont tendance à être en bronze ou en acier inoxydable.
●Les dispositifs de décompression comportent des diaphragmes en acier inoxydable ou en polymères spéciaux. Ils éclatent à des niveaux de pression précis.
●Le gel de silice entre dans les respirateurs. Il comprend souvent un indicateur de chlorure de cobalt. Cela passe du bleu au rose à mesure qu’il absorbe l’humidité.
●Les capteurs de surveillance utilisent des thermomètres à résistance en platine PT100 ou PT1000 pour les contrôles de température. Les types piézorésistifs ou capacitifs gèrent la surveillance de la pression.
●Vernis d'imprégnation à base de polyester, époxy ou polyuréthane. Ils protègent de l’humidité et ajoutent de la stabilité mécanique.
●Les adhésifs et les mastics sont fabriqués à partir de composés de silicone, de polyuréthane ou de butyle. Ils scellent les joints et collent les pièces.
●Les traitements de surface appliquent des apprêts riches en zinc. Les couches de finition en polyuréthane suivent pour la défense contre la corrosion. L'épaisseur du film sec est généralement comprise entre 150 et 250 micromètres.
Les choix de matériaux dans les transformateurs de construction témoignent de cent ans d’ajustements constants. Ils mettent en balance les besoins électriques et les facteurs mécaniques, thermiques, environnementaux et de coût. Les propriétés de chaque pièce affectent l’efficacité, qui peut atteindre plus de 99,7 pour cent. Ils influencent la durée de vie opérationnelle, souvent de 25 à 40 ans. L’impact environnemental est également lié. La science des matériaux fait progresser la technologie des transformateurs. Les conceptions plus récentes s’orientent vers des options durables. Les métaux recyclables, les fluides biodégradables et l’isolation durable jouent tous un rôle. Ce changement indique une économie circulaire dans l’industrie.
