Se utiliza un núcleo en los transformadores para mejorar la eficiencia de la transferencia de energía eléctrica entre circuitos con diferentes niveles de voltaje. El núcleo, normalmente hecho de material ferromagnético como hierro o acero, cumple varias funciones críticas. En primer lugar, proporciona un circuito magnético cerrado que concentra y dirige el flujo magnético generado por los devanados del transformador. Esta concentración de flujo magnético permite una inducción eficiente de voltaje en el devanado secundario en relación con el devanado primario. Además, el núcleo reduce la reluctancia magnética, que es la resistencia al flujo magnético en un material, aumentando así el coeficiente de acoplamiento entre los devanados y mejorando la eficiencia general del transformador.
Por otro lado, un transformador con núcleo de aire utiliza un material de núcleo no magnético, generalmente aire u otros materiales no magnéticos. La razón principal para utilizar un núcleo de aire en los transformadores es evitar las pérdidas magnéticas asociadas con materiales ferromagnéticos como el hierro o el acero. Los núcleos de aire se utilizan en aplicaciones donde es crucial minimizar las pérdidas de energía debido a la histéresis y las corrientes parásitas, como en transformadores de alta frecuencia utilizados en circuitos de radiofrecuencia (RF) o en aplicaciones donde se requiere un control preciso de las propiedades magnéticas. Los transformadores de núcleo de aire son capaces de operar a frecuencias más altas y pueden lograr un mejor rendimiento en términos de eficiencia y precisión en rangos de frecuencia específicos en comparación con los transformadores con núcleos magnéticos.
El núcleo de acero de un transformador cumple el propósito esencial de proporcionar un camino altamente permeable para el flujo magnético. El acero, en particular el acero al silicio laminado, se elige por su alta permeabilidad magnética y bajas pérdidas magnéticas. Al utilizar un núcleo de acero, los transformadores pueden transferir eficientemente energía eléctrica del devanado primario al secundario concentrando y guiando el flujo magnético a través del núcleo. Esta concentración minimiza las pérdidas de energía debido a la histéresis magnética y las corrientes parásitas, lo que hace que los transformadores con núcleo de acero sean más eficientes y adecuados para diversas aplicaciones de transmisión y distribución de energía donde la eficiencia energética es crítica.
Un transformador de núcleo escalonado se refiere a un diseño de núcleo de transformador en el que el núcleo magnético se construye en una configuración escalonada o en capas. Este diseño es particularmente útil en transformadores de alto voltaje y alta potencia, donde permite un mejor control sobre la distribución del flujo magnético y reduce las pérdidas. Al escalonar el núcleo, los fabricantes pueden optimizar el diseño para minimizar el flujo de fuga y mejorar la eficiencia general del transformador. Los transformadores de núcleo escalonado se utilizan comúnmente en sistemas de distribución de energía, subestaciones eléctricas y aplicaciones industriales donde la confiabilidad, la eficiencia y el rendimiento bajo diferentes condiciones de carga son primordiales.
La función de un transformador de tipo núcleo, a diferencia de un transformador de tipo carcasa, radica en su configuración del núcleo. En un transformador de tipo núcleo, los devanados rodean el núcleo magnético, lo que proporciona un circuito magnético cerrado para una transferencia de energía eficiente. La configuración del tipo de núcleo permite un diseño compacto con un alto coeficiente de acoplamiento magnético entre los devanados primario y secundario, lo que resulta en mejores características de eficiencia y rendimiento. Los transformadores de tipo núcleo se utilizan ampliamente en redes de distribución de energía, redes eléctricas y diversas aplicaciones industriales donde la transformación de voltaje confiable y eficiente es esencial para transmitir energía eléctrica a largas distancias con pérdidas mínimas.