¿Qué material se utiliza para el núcleo de un transformador?

Acero al silicio (acero eléctrico)

• Características: El acero al silicio es el material de núcleo más tradicional. Al añadir silicio (normalmente entre un 3 % y un 5 %), se aumenta la resistividad para reducir las pérdidas por corrientes parásitas, manteniendo al mismo tiempo una alta permeabilidad magnética. Laminado en frío. láminas de acero al silicio tienen orientación de grano, lo que puede optimizar aún más la trayectoria del flujo magnético.

• Ventajas: Bajo costo, alta resistencia mecánica y proceso de fabricación maduro, adecuado para aplicaciones de frecuencia de potencia (50/60Hz).

• Desventajas: Las pérdidas de hierro aumentan significativamente a altas frecuencias (pérdida por histéresis + pérdida por corrientes parásitas) y la eficiencia es menor que la de los materiales nuevos.

• Aplicaciones:

• Fuerza transformadores (sistemas de distribución y transmisión);

• Transformadores industriales (equipos de media y baja frecuencia).

2. Aleación amorfa (acero amorfo)

• Características: Estructura de vidrio metálico con disposición atómica desordenada (como la aleación hierro-boro-silicio), magnetismo isótropo, lo que reduce significativamente las pérdidas por corrientes parásitas e histéresis. La pérdida de hierro es entre un 70 % y un 80 % menor que la del acero al silicio.

• Ventajas: Eficiencia ultra alta (pérdida sin carga extremadamente baja), respetuoso con el medio ambiente y ahorro de energía.

• Desventajas: Alta fragilidad mecánica, procesamiento difícil, densidad de flujo magnético de saturación relativamente baja (alrededor de 1,5 T) y el costo es de 1,5 a 2 veces mayor que el del acero al silicio.

• Aplicaciones:

• Transformadores de distribución de alta eficiencia (especialmente en escenarios de ahorro de energía);

• Sistemas de energías renovables (inversores fotovoltaicos, transformadores eólicos).

3. Ferrita

•Características: Material cerámico (basado en MnZn/NiZn), alta resistividad (>10^6 Ω·m), suprime naturalmente las corrientes de Foucault, pero la permeabilidad magnética varía significativamente con la temperatura.

•Ventajas: Excelente rendimiento de alta frecuencia (1 kHz - 1 MHz), tamaño pequeño, costo moderado.

•Desventajas: Baja densidad de flujo de saturación (<0,5 T), frágil, no adecuado para aplicaciones de baja frecuencia y alta potencia.

• Aplicaciones:

• Fuentes de alimentación conmutadas (SMPS), transformadores de RF;

• Electrónica de consumo (cargadores, televisores, dispositivos de comunicación).

4.Materiales nanocristalinos

• Características: Estructura cristalina a nanoescala (aleaciones a base de hierro), que combina una alta densidad de flujo de saturación (más de 1,2 T) con bajas pérdidas de alta frecuencia y buena estabilidad de temperatura.

• Ventajas: El rendimiento integral supera a la ferrita, pérdidas de alta frecuencia comparables a las aleaciones amorfas.

• Desventajas: Alto costo, procesos complejos de producción en masa.

• Aplicaciones:

• Transformadores de alta frecuencia de alta gama (equipos médicos, aeroespacial);

• Módulos de carga de vehículos eléctricos.

Otros materiales

• Núcleos de polvo de hierro: se utilizan en inductores de frecuencia media, tienen una fuerte capacidad antisaturación pero presentan mayores pérdidas.

• Permalloy (a base de níquel-hierro): permeabilidad inicial extremadamente alta, utilizada en instrumentos de precisión, pero con una permeabilidad excepcionalmente alta. costo.