Description d’un cadre d’Epstein

Le cadre d’Epstein contenant les tôles à mesurer constitue un transformateur. Il se compose de quatre éléments bobinés disposés en forme de carré de dimensions normalisées (Fig. III.1). Une inductance mutuelle de compensation du flux dans l’air est présentée au centre du cadre. Les enroulements sont répartis uniformément sur une seule couche pour limiter le flux de fuites et des bornes d’alimentations et de mesure sont raccordées à leurs extrémités. L’enroulement d’aimantation (primaire) est bobiné à l’extérieur tandis que l’enroulement de mesures (secondaire) est bobiné à l’intérieur, l’inductance mutuelle a été ajustée afin de compenser le flux total dans l’air. L’enroulement primaire de la bobine de compensation est connecté en série avec l’enroulement primaire du cadre d’Epstein, alors que l’enroulement secondaire de l’inductance mutuelle est connecté en opposition avec l’enroulement secondaire du cadre d’Epstein. Des sabots isolants permettent un bon positionnement des tôles dans les angles. Les tôles sont insérées dans les éléments selon la méthode du joint à double recouvrement (Fig. III.2). Un système amagnétique permet de placer parfaitement les tôles les unes contre les autres en exerçant une force constante aux quatre angles du cadre. L’enroulement primaire de N1 spires, parcouru par le courant I1, permet de définir le champ magnétique H(t) par l’utilisation du théorème d’Ampère : ( ) ( ) 1 1 I t L H t N moy (III.1) Où Lmoy est la longueur moyenne du circuit magnétique du cadre.

Interprétations des résultats : Harmoniques du l’induction magnétique Nous remarquons que les amplitudes des harmoniques impairs de B(t) augmentent avec l’induction maximale Bm. Pour les inductions maximales allant de 0.2 T à 1.2 T, les amplitudes des harmoniques de rang supérieur ou égal à 3 sont très inférieurs à celle du fondamental ; ces harmoniques ayant des amplitudes faibles n’influent pas beaucoup sur la forme de B(t). A partir de Bm=1.4 T, les amplitudes harmoniques de rang 3 et 5 sont considérables ; ceci influe sur la forme de B(t) par une petite déformation. Harmoniques de champ magnétique Nous observons que les amplitudes des harmoniques impaires de H(t) augmentent avec l’induction maximale Bm, cette augmentation devient très importante à partir de 1.0 T, ce qui influe sur la forme du champ magnétique. Sur la figure III.44 est illustré le graphe des pertes magnétiques pour les tôles 0.35 mm en fonction de l’induction maximale. L’observation de cette figure montre que les pertes fer varient sensiblement paraboliquement avec l’induction de crête, ce qui est en accord avec l’étude théorique que nous avons menée dans le chapitre précédent. Les pertes n’excèdent pas 3 W/Kg pour 1.6 T, ce qui montre que les tôles étudiées sont de bonne qualité.

La masse totale des tôles 0.5 mm étant m = 1.0112 Kg, les pertes fer présentées dans les tableaux III.12 à III.20 sont évaluées en [W/kg], puis reproduites ci-dessous sous forme de tableau en fonction de l’induction maximale. La figure III.45 représente la courbe des pertes magnétiques pour les tôles 0.5 mm en fonction de l’induction maximale. L’observation de ce graphe montre que les pertes fer varient également paraboliquement avec l’induction de crête, ce qui est aussi en accord avec l’étude théorique que nous avons menée précédemment. Pour cette épaisseur de tôle, les pertes fer s’élèvent à 4.7 W/Kg pour 1.6 T, ce qui est encore satisfaisant même si elles restent supérieures à celles des tôles de 0.35 mm d’épaisseur où les courants induits semblent moins importants.

Conclusion générale

Nous avons déterminé à travers ce mémoire les principales caractéristiques de deux échantillons de tôles Fer Silicium à grains oriontés d’épaisseur respectives 0.35 mm et 0.50 mm. Pour accomplir ces taches, nous avons effectué une recherche bibliographique sur les notions physiques de base de magnétisme à différentes échelles permettant la compréhension du comportement des matériaux ferromagnétiques ainsi que leurs utilisations. Pour obtenir les mesures et les données expérimentales utilisées dans notre travail, nous avons effectué deux essais expérimentaux sur un banc d’essai à cadre d’Epstein. Un pour les tôles 0.35 mm et l’autre pour 0.50 mm. Ensuite, nous avons relevé les signaux nécessaires à la détermination des grandeurs magnétiques de ces tôles .Ces mesures nous ont permis de tracer leur courbes de l’induction et du champ magnétique avec leurs harmoniques, ainsi que le calcul des pertes fer pour différentes valeurs de l’induction crête, en se servant du logiciel Microsoft Excel. L’étude expérimentale nous permet de conclure que :

•L’allure du champ magnétique se déforme d’une manière considérable par rapport à celle del’induction magnétique dès que l’on s’approche des inductions maximales élevées.

•Quand on augmente l’induction maximale, les harmoniques du champ et de l’induction magnétiques deviennent plus importants, par conséquent leurs allures se déforment et les pertes fer augmentent.

•La variation de ces pertes en fonction de l’induction maximale suit une allure parabolique, ce qui est en accord avec les résultats du chapitre II. •Pour les tôles 0.35 mm, les valeurs de pertes fer sont satisfaisantes. Cependant pour les tôles 0.50 mm, les pertes restent relativement élevées à cause des courants induits qui sont plus importants dans ces dernières tôles.

Nous souhaitons que ce modeste travail puisse apporter intérêt à tous ceux qui auront à le consulter