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PUISSANCE DANS UN TORE MAGNÉTIQUE
Denis Heitz F6DCD - f6dcd@orange.fr
Les tores en ferrite ou en poudre de fer sont largement Cet hystérésis résulte de l’énergie dissipée dans le matériau
utilisés par les OM. Leurs dimensionnement et choix sont lors d’un cycle de charge / décharge d’énergie magnétique
assez faciles aux petits signaux. Cependant, dans les dans celui-ci.
applications de puissance cela devient plus compliqué. À partir d’un certain seuil Hs, le matériau sera totalement
C’est d’ailleurs la lecture de l’article « Un seul coaxial aimanté et B atteint sa valeur de saturation Bs.
et quatre antennes… » (F5NB et F5PCX ; R-REF juin 19,
p. 26 - 29) qui m’a amené à développer ce sujet. 2. RÉGIME STATIQUE
Très intéressant par ailleurs, l’article mentionné contient Lorsque la bobine est parcourue par un courant continu I,
quelques confusions et inexactitudes dans l’approche des on impose dans le circuit un champ
pertes dans les noyaux ferromagnétiques. Nous allons voir H = 0,4 . π . N . I / le
ici comment évaluer le champ maximum dans un tore.
avec : H en Oe, I en A, le en cm (longueur équivalente des
1. CIRCUIT MAGNÉTIQUE lignes de champ) et N le nombre de spires.
Un tore constitué d’un matériau ferromagnétique (ferrite
ou poudre de fer) sur lequel on bobine un enroulement Si ce courant est constant, le point de repos du circuit
électrique forme un circuit magnétique. Le courant I sera fixé par les valeurs (H , B ) en vert en figure 1.
DC
DC
dans la bobine crée le champ magnétique H dans son Il n’y a pas de pertes dans le matériau magnétique mais
voisinage. L’essentiel de ces lignes de champ est canalisé uniquement dans la bobine.
dans le tore. Elles donnent naissance à un flux magnétique 3. RÉGIME DYNAMIQUE
Ф proportionnel à la section Ae du tore et à l’induction B. En RF, le régime dynamique le plus fréquemment utilisé est
On a : le régime sinusoïdal. Dans la majorité des cas, on travaille à
Ф = B . Ae ; B est aussi appelé densité de flux. flux forcé (on impose une f.é.m. E aux bornes de la bobine).
B = µ . H ; µ est la perméabilité et dépend, entre autres, du L’induction crête s’écrit alors
matériau et de H. B = 100 . E / (4,44 . f . N . Ae)
max
Unités : Avec : B en G, E en Vrms, f en MHz, Ae en cm (section
2
B : tesla (T) ou gauss (G). équivalente) et N le nombre de spires.
max
H : ampères par mètre (A/m) ou oersted (Oe).
En figure 1, la courbe en rouge indique le lieu de
Le système CGS (G et Oe) est souvent utilisé par les anglo- déplacement de (H , B) dans ce cas. On a ΔB = 2B .
saxons. S’il n’y a pas de composante continue, cette courbe sera
max
-3
On a : 1 T = 10 G et 1 A/m = 4 π 10 Oe. centrée sur l’origine O du graphe.
4
En régime dynamique, on aura des pertes par :
effet Joule dans la bobine,
hystérésis dans le matériau magnétique,
courants de Foucault induits dans ce dernier.
4. LIMITATION DE LA PUISSANCE DANS LE CIRCUIT
La puissance maximale, ou plutôt le champ maximum
dans le tore est essentiellement limité par les pertes
citées ci-dessus. Nous supposerons que des conducteurs
correctement dimensionnés permettent de négliger les
pertes Joule dans ceux-ci. Une autre limitation est due à
la saturation du tore.
Pertes magnétiques (hystérésis et Foucault)
Elles ne sont dues qu’à la composante RF et sont
proportionnelles à l’aire de la courbe rouge en figure 1.
Elles augmentent donc avec B max mais aussi avec f.
Le problème est l’échauffement produit dans le tore.
De nombreux paramètres sont affectés par la montée en
Figure 1 : Caractéristique B = f(H) température et il ne faut surtout pas atteindre le point de
Curie (perte des caractéristiques magnétiques). Amidon
La figure 1 représente les variations de B en fonction conseille [1] de ne pas dépasser une température de 75 °C
de H. La courbe en pointillé concerne la première en régime continu ou 100 °C par intermittence. Pour cela,
aimantation, lorsqu’on part d’un matériau non aimanté. il préconise de ne pas dépasser les valeurs de B max en
Ensuite, lorsqu’on varie H alternativement, on décrit la tableau 1. Ces valeurs approximatives valent pour les deux
courbe noire fléchée selon un cycle d’hystérésis. types de matériaux.
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