ÉLECTRO-AIMANTS
Les applications des électro-aimants
Dans leurs différentes utilisations, le fonctionnement des électro-aimants peut être associé soit à un travail mécanique, soit à la création d'un champ magnétique de morphologie bien définie ou à celle de champs magnétiques intenses. Les considérations du chapitre précédent ont permis de préciser la constitution des électro-aimants appartenant aux deux classes définies (électro-aimants avec et sans circuit magnétique). Pour une application donnée, le choix de telle ou telle classe d'électro-aimant se fait selon des critères techniques (valeur du champ magnétique recherchée, morphologie de ce champ, poids de l'installation) ou économiques. On trouve, en fait, des électro-aimants avec ou sans circuit magnétique dans les différents types d'utilisation.
Électro-aimants associés à un travail mécanique
Ils utilisent les forces qui s'exercent sur les matériaux ferromagnétiques soumis à un champ magnétique non uniforme ou bien sur les conducteurs électriques transportant un courant et soumis à un champ magnétique (loi de Laplace).
Les machines électriques tournantes (dynamos, alternateurs, etc.) sont constituées en général d'une combinaison d'électro-aimants, en mouvement relatif les uns par rapport aux autres. Leur technologie et leur fonctionnement particuliers sortent du cadre de cet article.
Les appareils de levage, utilisés pour la manutention de matériaux ferromagnétiques, sont une des applications industrielles les plus anciennes des électro-aimants. Ces dispositifs sont constitués essentiellement d'un enroulement conducteur d'excitation, aimantant un circuit magnétique qui, en l'absence de charge, est ouvert (les lignes de flux magnétique se referment dans l'air). En présence d'une charge ferromagnétique, le flux se referme dans cette charge. Il existe alors une force de portage dont la valeur (par unité de surface de contact entre l'électro-aimant et la charge) est B2/2μ0, où B est le module de l'induction magnétique au contact et μ0 la perméabilité magnétique du vide.
Relais électromagnétique
Encyclopædia Universalis France
Les relais électromagnétiques sont des dispositifs dont la mise en action demande une puissance électrique faible, mais qui peuvent fermer ou ouvrir un circuit électrique transportant un courant élevé, et par là-même commander une puissance beaucoup plus élevée que la puissance d'excitation. Ils sont constitués d'un circuit magnétique en matériau doux, muni d'une ou de plusieurs bobines recevant la puissance d'excitation, et comportant une partie mobile reliée mécaniquement au système interrupteur du courant principal.
De nombreux autres dispositifs semblables existent, dans lesquels les électro-aimants sont une partie de l'organe moteur qui transforme en travail mécanique l'énergie reçue sous forme électrique.
Électro-aimants créant un champ magnétique de morphologie déterminée
À cette classe se rattachent certains électro-aimants de laboratoire et les systèmes d'électro-aimants des accélérateurs de particules.
Électro-aimant de laboratoire
Encyclopædia Universalis France
La figure représente le schéma de principe d'un électro-aimant de laboratoire classique, à circuit magnétique. Les pièces polaires sont constituées d'un matériau ferromagnétique de haute qualité. Les enroulements conducteurs sont placés le plus près possible de l'entrefer pour diminuer le flux de fuites (c'est-à-dire la fraction du flux magnétique qui traverse le bobinage mais se referme en dehors de l'entrefer). La largeur de l'entrefer est souvent réglable et les pièces polaires sont interchangeables, ce qui permet d'obtenir des champs magnétiques de géométries différentes. Les inductions créées dans l'entrefer de ces appareils dépassent rarement 2,5 teslas. Pour des valeurs supérieures, on utilise couramment les électro-aimants supraconducteurs.
Bobine supraconductrice à haute homogénéité
Encyclopædia Universalis France
Des champs de[...]
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Écrit par
- Jean-Pierre CHABRERIE : docteur ès sciences, directeur de recherche au C.N.R.S.
- Alain MAILFERT : professeur à l'École nationale polytechnique de Lorraine
Classification
Médias
Électro-aimant : principe
Encyclopædia Universalis France
Relais électromagnétique
Encyclopædia Universalis France
Électro-aimant de laboratoire
Encyclopædia Universalis France
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