LES BOBINES
1. Définition d’une bobine
Une bobine, solénoïde, auto-inductance ou parfois appeler self est un composant constitué d’un enroulement de fil conducteur qui est le siège d’un phénomène d’auto-induction. Elles sont fréquemment utilisées dans l'équipement radio pour bloquer les courants alternatifs et laisser passer les courants continus. Un exemple d'utilisation quotidienne de ce composant passif est la perle de ferrite sur le câble d'alimentation de votre ordinateur portable, qui est conçue pour réduire le bruit électrique.
2. Symbole normalisé des bobines
Une bobine peut être représentée par son symbole normalisé mais on rencontre aussi d’autres symboles figure 1 et 2.
Figure 1 Figure 2
3. Divers symboles des bobines
4. Divers bobines
Figure 3 divers bobines.
5. Inductance
Une bobine est formée d’un fil enroulé soit dans l’air, soit sur un noyau ferromagnétique figure 4.
Figure 4 Bobine enroulée sur un noyau ferromagnétique.
Un conducteur parcouru par un courant crée un champ magnétique comme un aimant. La présence d’un noyau ayant des propriétés ferromagnétiques augmente considérablement le champ magnétique obtenu. Si une bobine de N spires de section S est soumise à un champ magnétique B, on appelle flux Φ la quantité :
Φ = NBS
L’unité de flux est le weber symbole Wb Si le champ magnétique a été créé par l’enroulement lui-même on parle de flux propre. Tant que le courant i n’est pas trop élevé, le flux Φ est proportionnel au courant qui l’a engendré :
Φ = li 6. Technologies
Bobines à noyau de fer
Les noyaux de fer ne peuvent être utilisés que pour des fréquences limitées à quelques centaines de hertz. Au-delà, les pertes ferromagnétiques deviennent trop importantes.
Bobines à noyau de ferrite
Aux fréquences moyennes ou hautes, on utilise des bobines à noyau de ferrite. Dans cette catégorie de matériaux, on trouve de nombreux types| différents destinés à des domaines divers.
La plage des fréquences utilisables est une caractéristique essentielle des ferrites : elle peut être située entre 1kHz et 100 kHz pour certaines références, mais s’étend de100MHz à 1GHz pour d’autres.
7. une bobine miniature
On rencontre aussi des bobines miniatures de forme et de dimensions comparables à celles d’une résistance On dispose d’inductances pouvant aller de 0,1pH à 10 mH.
Certains modèles sont marqués en clair, d’autres suivant un code des couleurs figure 5. Le tableau 6 donne la signification des couleurs.
Figure 5. Bobine miniature Inductance traversante, 100 μH, 165mA, 5.5MHz.
Figure 5. Marquage d’une bobine miniature par le code des couleurs.
8. code des couleurs du marquage des bobines miniatures
Un cas particulier apparaît lorsque l’inductance est inférieure à 10µH Il n’y a pas de bande de multiplicateur, mais la virgule décimale est indiquée par un anneau de couleur figure .6
Figure 6 Cas particulier des inductances inférieures à 10 µH.
9. Bobine à air
Les bobines à air sont très utilisées dans les circuits électroniques. Elles se caractérisent par la constance de leur valeur d’inductance. Il s’agit de bobines enroulées normalement par conducteurs massifs autoportants ou enroulés sur des matériels isolants pour que le bobinage prenne une forme déterminée. Leur inductance, L, peut être calculée avec une bonne approximation. La capacité parasite ou distribuée est minimale du fait qu’une extrémité est séparée de l’autre et la séparation entre spires peut devenir grande. De plus, l’effet de proximité est très bas de façon que valeurs élevées de Q peuvent être obtenus et utilisés en haute- fréquence. Figure.7
Figure 7 Bobines à air.
10. Bobine CMS
Les bobines existent aussi comme composants montés en surface (CMS), particulièrement pour les faibles inductances.Ces bobines peuvent être blindées pour éviter les interférences électro- magnétiques ou non blindées. Leur valeur d'inductance peut être plus ou moins élevée, selon leur puissance. Ces inductances sont généralement présentes dans les systèmes audio automobiles et les unités de commande électronique car elles peuvent bloquer ou filtrer les fréquences radio. Les fréquences radio indésirables peuvent interférer avec la qualité du son audio et perturber les circuits électriques. Ces composants sont ainsi parfaits dans les systèmes de communication mais il est possible de les trouver dans les équipements industriels sensibles aux perturbations électromagnétiques.
Figure 8 Bobines CMS. Figure 9 Bobines CMS.
11. Domaines d’utilisation
Le filtrage
Dans les alimentations de puissance pour limiter les ondulations résiduelles du réseau électrique.
Associées aux condensateurs, ils forment un circuit oscillant utilisé comme filtres, circuits résonnants ou corrigeant la courbe de réponse d'un système électronique. Tout ce qui est moteur, électroaimant ou transformateur comporte un système de bobinage. Figure10.
Figure. 10 Filtre secteur antiparasite.
12. Circuit sélectif LC
Aux fréquences élevées, on associe souvent une bobine et un condensateur pour former un circuit accordé appelé aussi circuit résonnant ou circuit oscillant. Ce circuit a la particularité d’être un filtre sélectif. On l’utilise par exemple dans les amplificateurs en classe C figure 11.
Figure 11 Amplificateur sélectif en classe C.
Dans ce montage le transistor a une polarisation de base négative grâce au condensateur d’entrée qui se charge à la mise sous tension. Le transistor ne conduit donc que pendant une brève durée à chaque période du signal d’entrée. Pour reconstituer une sinusoïde en sortie, on filtre le courant de collecteur formé de pics par le circuit accordé sur la fréquence d’entrée. Avec les valeurs proposées sur le schéma, la fréquence d’accord est environ 1MHz.
13 plusieurs types de bobines
14. Mesurer une inductance ou bobine
A l'ohmmètre, nous mesurons la résistance ohmique du fil dont est composée la bobine, souvent une valeur très faible. En mesurant la tension et le courant alternatif (sinus), nous obtenons la valeur ohmique apparente de la bobine, valeur appelée impédance. L'impédance d'une bobine augmente avec la fréquence.
14. Mesurer une inductance ou bobine
15. Les paramètres pour choisir une bobine sont :
1. Sa valeur nominale et sa tolérance 2. Son courant maximum admissible 3. Sa capacité propre
4. Son facteur de perte
