lasificació de nuclis per aplicació: alta freqüència, baixa freqüència i bobina
Nuclis d'alta freqüència: nucli de pols de ferro i nucli de ferrita
Els nuclis de ferrita s'utilitzen en transformadors d'alta freqüència. Es tracta de materials magnètics ceràmics amb una estructura de cristall d'espinela, format per òxid fèrric combinat amb altres compostos metàl·lics divalents, com ara kFe₂O₄ (onkrepresenta altres metalls). Els metalls comuns inclouen manganès (Mn), zinc (Zn), níquel (Ni), magnesi (Mg) i coure (Cu).
Les combinacions habituals inclouen:
Sèrie Manganès-Zinc (MnZn).
Sèrie de níquel-zinc (NiZn).
Sèrie Magnesi-Zinc (MgZn).
Aquests materials presenten una alta permeabilitat magnètica i una alta impedància, amb un rang de freqüències de funcionament d'1 kHz a més de 200 kHz.
Nuclis de baixa freqüència: làmines d'acer al silici (laminació)
Les làmines d'acer al silici s'utilitzen habitualment en transformadors de baixa freqüència i es classifiquen segons el procés de producció en:
A:Recuit (llençols negres)
N:No recuit (llençols blancs)
Segons la forma, es divideixen en tipus EI, tipus UI, tipus C i tipus O.
Fulles d'acer al silici tipus O:
Sovint s'utilitzen en transformadors d'alta potència a causa del seu excel·lent aïllament, dissipació de calor eficient i fuites magnètiques reduïdes. Són adequats per a transformadors amb potències superiors a 500-1000 W.
Fulles d'acer al silici tipus CD:
Els fulls de tipus CD consten de dos nuclis en forma de C. Els transformadors fets amb aquests nuclis poden assolir una potència de sortida més alta amb una alçada de finestra més gran, tenint en compte la mateixa àrea de secció transversal. Les bobines es poden distribuir en dos bobinatges, reduint la longitud mitjana de la volta i la pèrdua de coure. Col·locar bobinatges simètrics en bobines separades també garanteix una simetria completa.
Fulles d'acer al silici tipus ED:
Les làmines de tipus ED estan fetes de quatre nuclis en forma de C, donant lloc a transformadors més amples i plans que els transformadors de tipus CD de la mateixa potència. Les bobines s'instal·len dins del nucli d'acer de silici, reduint les fuites magnètiques i les interferències externes. No obstant això, totes les bobines s'enrotllen en una sola bobina, donant lloc a una bobina més gruixuda, una longitud mitjana de volta més llarga i una major pèrdua de coure.
Nuclis de tipus C:
Els nuclis de tipus C ofereixen un rendiment superior, permetent transformadors compactes, lleugers i eficients. Des del punt de vista de la fabricació, aquests nuclis utilitzen menys components i són molt versàtils, donant lloc a una producció eficient. No obstant això, la seva producció implica processos complexos i equips especialitzats, la qual cosa comporta uns costos més elevats.
Utilitzem principalment làmines d'acer al silici de tipus EI
La xapa d'acer de silici de tipus EI, també coneguda com a xapa d'acer de tipus shell o de tipus japonès, ofereix diversos avantatges:
Marc de bobina compartida:Els bobinatges primaris i secundaris comparteixen un únic marc de bobina, donant lloc a un alt factor d'utilització de la finestra (Km: la relació entre l'àrea de la secció transversal neta de coure i l'àrea de la finestra).
Tancament de protecció:La xapa d'acer forma una carcassa protectora al voltant dels bobinatges, protegint-los de danys mecànics.
Millor dissipació de calor:Els nuclis EI tenen una gran superfície per a la dissipació de calor i una fuga mínima de camp magnètic.
Tanmateix, els nuclis de tipus EI tenen alguns inconvenients:
Inductància de fuita més alta: els bobinatges primaris i secundaris presenten una inductància de fuga relativament alta.
Augment de la interferència externa: són més susceptibles a la interferència del camp magnètic extern.
Major consum de coure: a causa de la longitud mitjana de volta més llarga dels bobinatges, es necessita més cable de coure per al mateix nombre de voltes i àrea de secció transversal del nucli.
Gruixos comuns de les làmines d'acer al silici
Els gruixos més utilitzats per a les làmines d'acer al silici són:
{{0}},20 mm, 0,35 mm, 0,50 mm
Mètodes de muntatge
Les làmines d'acer al silici es poden muntar mitjançant dos mètodes:
Mètode entrellaçat:
Les peces E i I s'apilen alternativament pels dos costats, amb les seves obertures esglaonades.
Aquest mètode és més complex però garanteix espais més petits entre les làmines, reduint la resistència magnètica i augmentant el flux magnètic.
S'utilitza habitualment en transformadors de potència per millorar l'eficiència.
Mètode d'apilament de cul:
Les peces E i I s'apilen per separat, deixant espais entre elles.
Aquests buits s'ajusten normalment amb separadors de paper per evitar la saturació causada pel corrent continu.
Aquest mètode s'utilitza sovint en aplicacions on hi ha corrents de corrent continu.
Materials comuns que utilitzem, els materials que utilitzem sovint per a les làmines d'acer al silici inclouen:
Z-11,H-18,H-50,H-14
Entre aquests, l'acer al silici Z-11 ofereix el millor rendiment.
Normalment, les especificacions del material s'indiquen tal com es mostra al diagrama adjunt.
Tipus bàsics:Tres categories principals (com es mostra al diagrama)
- Nucli TOROID (Nucli en forma d'anell)
Construït apilant laminacions en forma d'O o enrotllant làmines d'acer al silici en forma circular.
Aquest tipus de nucli és especialment difícil per a bobines de bobinat a causa de la seva estructura.
- Nucli de vareta (nucli en forma de vareta)
De forma cilíndrica, dissenyat per a aplicacions específiques on es requereix un nucli compacte semblant a una vareta.
- Nucli de TAMBOR (Nucli en forma de tambor)
En forma de tambor, ofereix característiques úniques adequades per a diversos dissenys de transformadors.
Al diagrama, les zones grises representen nuclis recuits, indicant nuclis que han estat sotmesos a tractament tèrmic per millorar les seves propietats magnètiques.