Voir aussi : électromagnétisme - Loi de Lenz - self HF - le transformateur - Le tore ferrite -

Différentes self BF

On rencontre principalement :
- la self de filtrage utilisée principalement sur les alimentations HT et dont le noyau magnétique est en tôles magnétiques. Sur la photo ci-jointe est représentée une self de 50 mH avec entrefer (réalisée par le rectangle de papier orangé)
- la self BF sur tore ou en pot ferrite (filtres BF pour la téléphonie, alim à découpage...)
Le transformateur est traité par ailleurs.

Le circuit magnétique

Pour éviter les pertes par rayonnement magnétique on utilise principalement des circuits magnétiques fermés comme sur la figure. Les lignes de forces sont entièrements captives du circuit magnétique, le rayonnement extérieur est quasiment nul. L'inductance de la bobine est beaucoup plus grande que dans l'air, grâce à la perméabilité du noyau. Le choix d'un matériau magnétique à faibles pertes pour le noyau ainsi que l'utilisation d'un circuit magnétique feuilleté améliore le rendement.
Un noyau feuilleté est constitué d'un empilement alternatif de tôles en forme de C et de I. En isolant les tôles entre elles par une couche d'oxyde, on limite la formation des courants de Foucault qui s'établissent dans le circuit magnétique, celui-ci se comportant localement comme une spire en circuit fermé placée dans un champ magnétique variable. Les courants induits dans la masse du circuit magnétique par le flux d'induction variable provoquent un échauffement du circuit magnétique et des pertes par effet Joule.
Les tôles magnétiques utilisées pour la réalisation de circuit magnétiques sont en fer au silicium. Le pourcentage de silicium détermine les pertes en fonction de l'induction : à 1% de silicium les pertes sont de l'ordre de 3,5 W/kg alors qu'à 3,5 % de silicium elles tombent à 1 W/kg. Les épaisseurs normalisées les plus courantes sont de 0,35 et 0,5 mm. Les tôles les plus fines sont celles qui ont le moins de pertes.
Il est possible de réduire encore les pertes en laminant à froid la tôle d'acier à 3,5 % de silicium pour en orienter les cristaux. Les pertes peuvent encore être réduites (0,6 W/kg), l'épaisseur des tôles à grains orientés peut être inférieure à 0,1 mm.

Circuit magnétique en E et I

Parmi les diverses découpes de tôles utilisées pour réaliser des circuits magnétiques la découpe en E et I est la plus courante. Une tôle en E est associée avec une tôle en I qui referme le circuit. A chaque couche le sens des tôles est inversé. La section du noyau central est deux fois plus grande que la section des deux demi-circuits. Les couches de tôles sont fortement serrés entre elles par quatre tiges filetées à chaque coin.

Self BF de filtrage

Dans les alimentations à haute tension on peut réaliser une cellule de filtrage efficace à l'aide d'une self BF à forte inductance et de deux condensateurs chimiques de capacités modérée ( 8 à 100µF). De telles selfs ont une inductance comprises en quelques dizaines de millihenrys et quelques dizaines de henrys. Ce genre de filtre est trés efficace pour éliminer les résidus de 50 ou 100 Hz. Le courant continu qui traverse la self provoque un champ magnétique continu qui a tendance à saturer le circuit magnétique et à modifier le coefficient de self-induction de la self. Pour éviter la saturation on peut réaliser un entrefer (de quelques 1/10 de mm) entre le paquet de tôles en E et le paquet de tôles en I. Dans ce cas on n'inverse plus le sens des tôles à chaque couche.
Le fil de cuivre émaillé utilisé est choisi en fonction de l'intensité du courant moyen. La densité de courant utilisée pour le calcul est de l'ordre de 2 A/mm². Une densité plus grande augmentera la part des pertes-cuivre (par effet Joule), une densité plus faible limitera l'inductance maximum qui pourra être obtenue.

Calcul de l'inductance L d'une self BF avec entrefer

La formule simplifiée suivante permet d'estimer l'inductance L (en henry) d'une self de petite taille (section du noyau de quelques cm²) en connaissant le nombre de tours n :

La section S (en cm²) du noyau peut être estimée en connaissant l'inductance de la bobine L (en henry) et l'intensité moyenne I (en ampère) du courant continu qui la traverse :

Self BF en pot ferrite

Les selfs BF de faible puissance et pour les fréquences dépassant 1000 Hz sont réalisées en ferrite moulé. Le ferrite est une céramique magnétique trés dure et de résistivité assez élevée. La photo ci-contre montre une self utilisée dans le matériel téléphonique. La bobine est enfermée dans un pot formé de deux coquilles bien ajustée. La haute perméabilité du ferrite permet de réaliser des bobines d'inductance élevée par rapport à la résistance R du fil de cuivre de l'enroulement et donc de facteur de qualité élevé.

-->