¿Qué material se elige para un núcleo de transformador y por qué?

Answer 1

Mi respuesta se basa principalmente en transformadores monofásicos.

Los transformadores de 50 o 60Hz generalmente usan laminaciones de acero al silicio, típicamente cortadas o perforadas de láminas de 0.5 mm, que están barnizadas en ambos lados. Esto proporciona la supresión de corrientes parásitas requerida. Hay dos tipos principales de transformador monofásico, como se muestra en la Figura 1.

Figura 1: Tipos de transformadores de potencia de 50/60 Hz

Transformadores de tipo de carcasa: para transformadores más pequeños, se selecciona el tipo de carcasa . Los transformadores resultantes tienen una sola bobina que transporta bobinados primarios y secundarios, como se muestra en la Figura 1 (a). Las laminaciones pueden apilarse en varias alturas diferentes, según la clasificación VA requerida. Estas alturas de pila se eligen para adaptarse a una de varias bobinas de bobinado patentadas. Las laminaciones utilizadas están estampadas en la hoja y se denominan laminaciones “E&I” debido a su forma. Estos se muestran con más detalle en la Figura 2 (a).

Transformadores de tipo extremidad: las laminaciones E e I se vuelven menos económicas a medida que aumenta la clasificación VA requerida. El área expuesta del devanado disponible para enfriamiento se vuelve proporcionalmente menor para tamaños más grandes, por lo que se requieren núcleos más grandes, con más pérdidas y más caros para adquirir la calificación VA. Entonces, para transformadores más grandes, se selecciona el tipo de extremidad , como se muestra en la Figura 1 (b). Los transformadores resultantes tienen dos bobinas de bobinado, cada una con bobinados primarios y secundarios. Estos bobinados están interconectados en serie y / o en paralelo, según sea necesario. Las laminaciones son rectángulos simples cortados de una hoja y apilados como se muestra en la Figura 2 (b).

Figura 2: formas y apilamiento de laminaciones de acero al silicio

La clasificación del transformador por encima de la cual los núcleos de corte se vuelven más económicos que los núcleos E & I, tanto en costo como en eficiencia, está entre 2kVA y 3 kVA.

Transformadores toroidales: las laminaciones anteriores se cortan al azar de una lámina de acero al silicio, por lo que no es posible la orientación del grano. Hay otro proceso en el que el material de laminación se fabrica en tiras, y los granos metálicos se orientan en la dirección de la tira. Esta tira orientada al grano se enrolla en un toroide como un rollo de papel higiénico. El transformador toroidal resultante tiene todos los granos metálicos en el acero funcionando circunferencialmente, por lo que puede funcionar a una mayor densidad de flujo. Esto conduce a un transformador más ligero, más pequeño y más eficiente. Sin embargo, el material es más costoso, y se requiere maquinaria especializada de bobinado y bobinado para la fabricación. Ejemplos de transformadores toroidales con los que puede estar familiarizado son los transformadores de corriente y las “variacs” (Figura 3).

Figura 3: Ejemplos de núcleos toroidales

Núcleos de 400Hz: para transformadores para uso en 400Hz (por ejemplo, industria aeroespacial), las pérdidas por histéresis del acero de silicio común para aplicaciones de 50 o 60 Hz pueden volverse inmanejables, por lo que se requieren materiales con una curva de excitación más lineal (BH) y una histéresis más baja. Los núcleos de acero amorfo (vidrio metálico) tienen estas propiedades mejoradas y son adecuados para estas aplicaciones. A 50/60 Hz, estos tienen un tercio de las pérdidas del acero de silicio convencional, pero son dos veces más caros.

Núcleos de alta frecuencia: a altas frecuencias (1kHz y superiores), los materiales anteriores no son adecuados debido a sus altas pérdidas de histéresis. Por lo tanto, normalmente se elige un material de ferrita. Las ferritas son compuestos cerámicos de los metales de transición con oxígeno, que son ferrimagnéticos pero no conductores. Las ferritas que se usan en transformadores o núcleos electromagnéticos contienen óxidos de hierro combinados con compuestos de níquel, zinc y / o manganeso. Tienen una baja coercitividad que es altamente beneficiosa para la operación de alta frecuencia.

Figura 4: Ejemplos de núcleos de ferrita

Los núcleos de ferrita se pueden moldear en cualquier forma requerida, como se indica en la figura anterior.

Answer 2

Se elige un material con mayor permeabilidad y menos conductividad para el núcleo del transformador

Alta permeabilidad para permitir el paso del campo magnético y baja conductividad para que la intensidad de la corriente Eddy sea menor y, por lo tanto, las pérdidas sean menores.

Tal material es acero, es material ferromagnético y tiene una alta permeabilidad, pero también tiene buena conductividad, por lo tanto, para disminuir la conductividad, se le agrega 4-5% de silicio, por lo tanto, el material principal se llama acero de silicio.

Hay un cierto proceso llamado orientación del grano laminado en frío a través del cual la dirección del borde de los granos se hace paralela a la dirección de la magnetización, por lo tanto, la permeabilidad aumenta aún más.

Por lo tanto, hoy en día CRGO STEEL se utiliza como núcleo de transformador.

Acero al silicio normal

Acero CRGO –

Answer 3

Supongo que te refieres a los que se usan en electrodomésticos en comparación con los grandes que se usan en la transmisión de energía.

Tipo 1.

Su típico bloque de transformador estándar de pantano. Las bobinas se enrollan en formas plásticas por máquina. El núcleo está hecho de placas de acero, y se ensambla alrededor de las bobinas, este es el tipo utilizado en la gran mayoría de los electrodomésticos, las placas de acero se mantienen unidas por una capa de goma laca. La goma laca puede degradarse con el tiempo o dañarse si el transformador está sujeto a golpes / impactos. Esto puede causar un zumbido cuando las placas de acero vibran una contra la otra. También pueden generar interferencia magnética ya que la parte superior e inferior se magnetizarán.

Tipo 2.

(A veces llamado transformador de retorno) Muy similar al Tipo 1, excepto que el núcleo está construido con dos piezas de hierro blando que individualmente tienen forma de “E” y se unen con goma laca o similar y cinta adhesiva. Sin embargo, estos no tienen el zumbido del tipo 1, aún pueden provocar interferencias magnéticas.

Tipo 3.

Este es un transformador toroide, el núcleo está hecho de hierro blando. Estos se utilizan en equipos de sonido altos y otras aplicaciones donde los problemas asociados con los tipos anteriores se considerarían inaceptables. Son mucho más caros que los tipos 1 y 2, ya que generalmente tienen que ser enrollados a mano.

Answer 4

• Esta propiedad, llamada histéresis, puede causar pérdidas de energía en aplicaciones como los transformadores.
• Por lo tanto, los materiales magnéticos “blandos” con baja histéresis, como el acero al silicio , en lugar de los materiales magnéticos “duros” utilizados para imanes permanentes, generalmente se usan en núcleos.

Answer 5

Por lo general, se utilizan 4 transformadores de potencia y máquinas eléctricas rotativas de diferentes núcleos. Aunque si el valor de las pérdidas es el mismo en algunos casos, el espesor de las laminaciones del generador de material 4 es de 0,5 mm, mientras que los núcleos de los transformadores obtuvieron, por ejemplo, 0,35 mm, porque las características apropiadas, como la resistencia mecánica, son diferentes. Vanish 4 laminaciones aislantes de máquinas enfriadas por aire generalmente se seleccionan desde el punto de vista de la salud (Formaldehyd), mientras que 4 transformadores llenos de aceite no son necesarios a este respecto. Antes de realizar el pedido, no se olvide de las pruebas aplicadas (prueba de tipo versus prueba de muestra de cada bobina) y los estándares apropiados.

Acc. Los fabricantes calculan el tamaño de los cables y núcleos de los transformadores de potencia, pero las pérdidas del material del núcleo también pueden ser un factor importante. Se ofrecen diferentes materiales con diferentes pérdidas y diferentes niveles de precios principalmente de Asia Oriental y Alemania: 4 transformadores orientados a granos y máquinas sin orientación de granos 4.

Y hay materiales de construcción de prensas como fibras de vidrio, arandelas similares de fibras naturales (papel duro).

Pero los transformadores son un campo muy amplio con muchos tipos diferentes y muchas soluciones diferentes que rara vez tienen algo que ver con los transformadores de potencia ordinarios … Bueno, ¡sobre todos los transformadores tienen poco en común!

Answer 6

Todo depende de la aplicación, la frecuencia de operación, los niveles de potencia involucrados, las restricciones de costos, las restricciones de tamaño, etc.

Primero debe definir las restricciones de diseño y costo, luego seguir las reglas de diseño de transformadores conocidas.

Answer 7

El material que se elige para un núcleo de transformador es material ferromagnético. Los materiales ferromagnéticos generalmente eligen porque en esos materiales los dominios se alinean fácilmente.

Ejemplo: hierro (Fe)

Si bien los materiales paramagnéticos no se usan porque en esos materiales los dominios requieren más energía para ser alineados. Es por eso que el ciclo de histéresis (mmf versus flujo) es más expansible.

Answer 8

Hierro blando, o acero al silicio, en láminas delgadas

Ver núcleo magnético – Wikipedia