Circuit inducteur

Ne doit pas être confondu avec bobine d'inductance.

Circuit inducteur

Transformateur bifilaire de type bobine toroïdale.

Présentation

Usage	Électroaimant, bobine d'inductance, moteur électrique, générateur électrique, transformateur

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Un très grand nombre de convertisseurs d’énergie électriques (transformateurs et convertisseurs électroniques), électromécaniques (moteurs et générateurs) ou électrothermiques (chauffage) sont constitués d’un étage dans lequel l’énergie est contenue dans un champ magnétique. Ces machines possèdent alors un circuit magnétique, un dispositif permettant de créer le champ magnétique, enroulement ou aimant permanent, qu’on nomme inducteur et, enfin, un dispositif destiné à subir l’influence de ce champ magnétique nommé induit.

Dans certains cas, comme l’alimentation à découpage de type fly-back non isolé, l’enroulement est unique et il joue successivement le rôle d’inducteur et d’induit.

Le champ magnétique peut être constant ou variable dans le temps et le circuit magnétique peut-être fixe ou mobile ce qui, pour chaque cas, crée des contraintes que le concepteur du convertisseur doit prendre en compte. La principale étant que les conducteurs soumis à des champs magnétiques variables sont l’objet de forces électromotrices responsables de l’apparition de courants qui sont, dans certains cas, indésirables.

Le stockage de l’énergie dans un convertisseur peut se faire aussi dans un champ électrique, on parle alors de machines électrostatiques, mais ces dernières sont beaucoup moins répandues^[a] compte tenu des contraintes magnétiques et électriques maximales admissibles dans les matériaux qui donnent un énorme avantage aux convertisseurs utilisant les champs magnétiques^[1].

Un circuit inducteur^[2] ou enroulement inducteur correspond à un circuit constitué de conducteurs électriques dont l’objectif est de créer le champ magnétique au sein du matériau.

Pour des raisons d'efficacité mais aussi pour éviter les fuites de flux vers l'extérieur, fuites qui seraient susceptibles de perturber le fonctionnement d'autres appareils, le fil est disposé en forme d'enroulement (spirale ou hélice) autour du circuit magnétique ^[3],[4] Les enroulements inducteurs sont utilisées en génie électrique, dans les applications où le courant électrique interagit avec le champ magnétique, dans des dispositifs tels que les machines électriques, les bobines d'inductance, les électro-aimants, les transformateurs et les bobines de capteur. Un courant électrique passe à travers le fil de la bobine pour engendrer un champ magnétique ou, inversement, un champ magnétique externe « variable dans le temps » à l'intérieur de la bobine de champ génère une force électromotrice (tension électrique) dans le conducteur, décrite par la loi de Lenz-Faraday. Selon la loi de Lenz, la tension induite a une polarité (direction) qui s'oppose à la variation du courant qui l'a créée. Par conséquent, les circuits inducteurs s'opposent à toute modification du courant qui les traverse.

Un courant traversant un conducteur quelconque crée un champ magnétique circulaire autour du conducteur en raison de la loi d'Ampère^[5]. L'avantage d'utiliser la forme de la bobine est qu'elle augmente l'intensité du champ magnétique produit par un courant donné et qu'elle concentre le flux en son sein. Les champs magnétiques engendrés par les différentes spires du fil passent tous par l'intérieur de la bobine et s'additionnent (superposent) pour produire un champ plus puissant à cet endroit^[5]. Plus le nombre de spires du fil est grand, plus le champ produit est puissant.

La direction du champ magnétique produit par une bobine peut être déterminée par la règle de la main droite. Si les doigts de la main droite sont enroulés autour du noyau magnétique d'une bobine dans le sens conventionnel du courant à travers le fil, le pouce pointera dans la direction où les lignes de champ magnétique passent à travers la bobine. L'extrémité d'un noyau magnétique d'où émergent les lignes de champ est définie comme étant le pôle Nord.

Il existe de nombreux types de bobines utilisés dans les équipements électriques et électroniques.

À noter que le terme anglais inductor^[6] signifie bobine d'inductance ou inductance, un terme plus générique décrivant tout composant produisant un effet inductif significatif.

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