Pourquoi les transformateurs triphasés n'utilisent-ils pas des noyaux toroïdaux?

Lorsque je regarde différentes conceptions de noyau de transformateur, en trois phases, je ne vois jamais de noyau conçu comme un cercle ou un tore.

Pourquoi est-ce si? Cela ne fonctionnera-t-il pas aussi bien que le noyau commun en forme de B?

Trois bobines, en série magnétique comme vous les avez dessinées, ne feront pas un transformateur triphasé. Il n'y aurait qu'une seule valeur de flux qui serait commune aux trois bobines, car chaque bobine entoure toute la section transversale du noyau.

Dans un véritable transformateur triphasé, chaque bobine n'entoure qu'une partie du noyau, de sorte que chaque bobine peut fonctionner à un flux différent.

Un transformateur triphasé triphasé permet une économie de fer par rapport à trois transformateurs monophasés en partageant tout ou partie du chemin de retour du fer.

Pour répondre à votre commentaire sur torroidal triphasé:

Parce qu'il semble, par wikipedia: inductances et transformateurs toroïdaux, que la conception devrait être supérieure. Mais je ne vois aucune mention d'utilisation triphasée, seulement monophasée.

Figure 1. Flux du transformateur triphasé. Source: NPTEL .

Dans un transformateur triphasé, chaque paire primaire et secondaire est enroulée sur le même "membre" ou "branche". Avec la différence de phase de 120 ° sur chaque branche, le flux sur une branche peut toujours trouver un chemin sur les deux autres afin qu'il y ait toujours un circuit de flux. Par exemple, lorsque la phase rouge (Fig. 1) est maximale vers le haut, le jaune et le bleu seront de 0,5 vers le bas.

Cette disposition n'est pas possible sur un transformateur toroïdal standard.

Vous pourriez construire un transformateur triphasé à partir de torriodes. Cependant, vous avez besoin d'un flux magnétique unique dans chacun et la seule façon de le faire est d'empiler trois torriodes distincts sur le dessus ou les uns à côté des autres. Fondamentalement, vous auriez trois transformateurs monophasés dans un seul boîtier.

Je suis prêt à parier que, historiquement, les transformateurs triphasés ont été construits en tant que trois transformateurs séparés jusqu'à ce que quelqu'un comprenne que, puisque les trois phases sont distantes de 120 degrés, les effets magnétiques des deux autres bobines s'annulent essentiellement au niveau de la bobine primaire en question . En les combinant sur un seul noyau, vous pouvez réduire considérablement le poids et le coût de l'ensemble du transformateur.

En général, les transformateurs torroïdaux sont chers. Non seulement le noyau lui-même est plus difficile à produire, mais le fait de l'enrouler nécessite des machines à tricoter très coûteuses ou un enroulement manuel. Cela représente un coût de l'ordre de grandeur plus élevé que les bobines à bobinage mécanique simples installées sur des noyaux laminés.

Cependant, les xformers toroïdaux de puissance sont fabriqués en enroulant du métal très mince presque une feuille faite en trempant très rapidement, de sorte qu'il a une perméabilité incroyablement élevée (je me souviens quand c'était nouveau - je suis vraiment vieux). Je pense que ça s'appelait d'abord Metglass? Donc, dans le matériel à expédier, si vous vous souciez du poids, vous pouvez utiliser des toroïdaux. J'ai vu des équipements industriels de plus grande puissance avec trois tores séparés utilisés comme abaisseur triphasé. Je ne pense pas qu'il atteigne les niveaux de puissance des «porcs polaires» pour la distribution de services publics, et ne serait probablement pas rentable.

Vous pouvez utiliser la forme d'une roue à trois rayons, un enroulement primaire et secondaire sur chaque rayon pour chaque phase et aucun enroulement sur la roue torodiale. Mais c'est la même topologie que le transformateur triphasé classique avec le noyau en forme de B décrit dans la réponse donnée par Transistor.

Cela ne fonctionnera-t-il pas aussi bien que le noyau commun en forme de B?

Non, ce ne sera pas le cas.

D'autres réponses ont déjà expliqué pourquoi un noyau toroïdal n'est pas adapté à un transformateur triphasé compact. Mais même si cela n'a pas d'importance et que vous envisagez trois transformateurs monophasés, le noyau toroïdal ne fonctionnera pas dans la plupart des applications impliquant trois phases.

Les noyaux toroïdaux fonctionnent bien pour les transformateurs, transducteurs et autres applications où aucun flux de puissance significatif ne se produit.

Les transformateurs triphasés sont presque exclusivement utilisés pour des applications à haute puissance, par exemple pour connecter des générateurs et des moteurs au réseau électrique et pour transformer les tensions à l'intérieur du réseau. Dans tous les cas, une grande quantité d'énergie est impliquée. Pour transporter cette énergie, vous avez réellement besoin flux de fuite, que vous n'aurez (presque) pas dans le cas d'un noyau torodial.

Si vous chargez un transformateur torodial avec un courant élevé, la tension secondaire sera considérablement réduite ou même disparaîtra.

Le tout n'est pas facile à comprendre et laisse beaucoup de discussions sous mes collègues. Pour obtenir un aperçu plus approfondi, je vous recommanderais de commencer par de la littérature:

Edwards, J. et Saha, TK (2000). Flux de puissance dans les transformateurs via le vecteur de poynting . Dans: A. Krivda, Proceedings of the Australasian Universities Power Engineering Conference: AUPEC 2000. AUPEC 2000, Brisbane, Australie, (86-91). 24-27 septembre 2000.

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