Quali materiali possono essere utilizzati per il nucleo magnetico del trasformatore?

I trasformatori più tradizionali comprendono avvolgimenti classificati in primari, secondari e terziari e la corrente che scorre tra questi avvolgimenti deve dipendere dalla fluidità. Il passaggio della corrente attraverso questi fili è guidato dall'influenza dei nuclei magnetici che fungono da libero passaggio di potenza all'interno del trasformatore. Il campo magnetico nel nucleo magnetico attira il flusso nel trasformatore fino al punto di circolazione perché il nucleo ha un'elevata permeabilità magnetica e funge da magnete permanente con una notevole quantità di campo ferromagnetico presente.

I nuclei magnetici sono costituiti da materiali così diversi. Parliamo di alcuni altri tipi di elementi che compongono proprietà magnetiche proprio come i loro metalli ferromagnetici.

Ferro duro

Il ferro in forma solida conserva uno dei migliori valori fondamentali per essere un'eccellente fonte di flusso magnetico che trattiene elevati campi magnetici senza rendere il ferro resistente a un'ulteriore magnetizzazione. I trasformatori devono mantenere il flusso adeguato ma, a causa della produzione di vortici di corrente, il ferro solido non è un buon nucleo per regolare l'alimentazione del trasformatore perché il suo campo magnetico riverbera un grande valore di corrente e genera calore ad alta frequenza.

Acciaio al silicio

Un valore prestazionale ottimale, l'acciaio al silicio è altamente resistente alla corrente e non si satura ad alta densità di flusso, mantenendo così un elevato valore del nucleo magnetico. Poiché l'acciaio al silicio ha un'elevata permeabilità e non offre molte perdite, può essere utilizzato in diversi componenti che richiedono precisione prestazionale. Ha una bassa perdita di nucleo. L'acciaio al silicio è piuttosto utilizzato nei nuclei laminati costituiti da sottili strisce di acciaio al silicio.

Ferro carbonilico

Il ferro carbonilico è noto anche come nuclei RF ma ha una permeabilità inferiore. Questo metallo si adatta a diverse temperature ma è stabile a livelli di flusso magnetico. Ha minuscole sfere di ferro di dimensioni micrometriche rivestite con un sottile strato isolante per controllare alti livelli di flusso.

Acciaio amorfo

L'acciaio amorfo è costituito da molti strati sottili di nastri magnetici fissati uno sull'altro per ridurre il flusso di correnti parassite. Questi nastri controllano la perdita di corrente e forniscono uniformità, ma la loro natura di nucleo magnetico è migliore di altri nuclei magnetici e quindi anche a temperature elevate, questi nuclei simili a nastri vengono utilizzati nei trasformatori ad alta efficienza che funzionano a frequenze medie. Ma non può essere utilizzato nei motori a causa della fragilità.

Metalli amorfi

I metalli amorfi o vetrosi hanno una buona conduttività elettrica. Hanno l'aspetto vetroso ma non sono di natura cristallina. La loro struttura atomica è vagamente strutturata. Il nucleo magnetico del trasformatore è più adatto per i metalli amorfi poiché hanno punti a bassa conduttività che aiutano a ridurre le tensioni del flusso parassita e quindi funzionano come materiali altamente efficienti nei trasformatori ad alte prestazioni. La bassa conduttività di questi materiali aiuta a ridurre le correnti parassite. Sono inoltre soggetti a una bassa perdita di isteresi a causa dell'elevata risposta al campo magnetico.

Ceramica in ferrite

Con una combinazione di ossido di ferro e più metalli, disponiamo di ceramiche di ferrite che soddisfano diversi requisiti elettrici. Altri elementi metallici come bario, manganese, nichel e zinco possono essere aggiunti al ferro o all'ossido per produrre ceramiche di ferrite e avere una forte attrazione verso un magnete. Esistono due ferriti, ferriti dure e ferriti morbide. Le ferriti morbide sono adatte alla realizzazione di induttori e trasformatori ad alta frequenza.

Nuclei magnetici laminati

I nuclei magnetici laminati sono costituiti da sottili fogli quadrati di ferro rivestiti da uno strato isolante e impilati uno sull'altro in modo da giacere paralleli alle linee di flusso. Gli strati di ciascun foglio impediscono il passaggio di correnti parassite che poi fluiscono attraverso le strette spire presenti all'interno di ogni singolo strato di laminazione. Questa tecnica è la migliore per far passare la corrente a un livello molto basso e controlla il flusso. La laminazione così stretta riduce anche le perdite di potenza. Precisamente, le correnti parassite possono essere controllate meglio se le lamierini sono molto sottili.

Nuclei del trasformatore magnetico

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