El material elegido para el núcleo de un transformador generalmente se basa en sus propiedades magnéticas, rentabilidad e idoneidad para la aplicación específica. Uno de los materiales más comunes utilizados para los núcleos de los transformadores es el acero al silicio (también conocido como acero eléctrico). Se prefieren las aleaciones de acero al silicio debido a su alta permeabilidad magnética, que permite un acoplamiento eficiente del flujo magnético entre los devanados primario y secundario del transformador. Este material reduce las pérdidas de energía debido a la histéresis y las corrientes parásitas, lo que hace que el acero al silicio sea ideal para transformadores de alta eficiencia utilizados en aplicaciones eléctricas y de distribución de energía.
El hierro, particularmente en forma de láminas laminadas de acero al silicio, se elige ampliamente como material central para transformadores debido a sus excelentes propiedades magnéticas. La estructura laminada ayuda a minimizar las corrientes parásitas al proporcionar aislamiento eléctrico entre capas adyacentes, reduciendo así las pérdidas de energía en forma de calor. Esta propiedad es crucial para mejorar la eficiencia de los transformadores, especialmente aquellos utilizados en sistemas de transmisión y distribución de energía donde minimizar las pérdidas es esencial para una operación rentable.
El hierro se selecciona como material para el núcleo de los transformadores principalmente debido a sus características magnéticas, que incluyen alta permeabilidad magnética y baja coercitividad. Estas propiedades permiten que los núcleos de hierro se concentren y dirijan eficientemente el flujo magnético generado por el devanado primario a través del núcleo para inducir voltaje en el devanado secundario. Esta eficiencia es crucial para que los transformadores funcionen de manera efectiva con pérdidas mínimas de energía, asegurando una alta eficiencia y confiabilidad en la conversión de energía eléctrica a diferentes niveles de voltaje.
Seleccionar el material del núcleo del transformador apropiado implica considerar varios factores, como la frecuencia de operación deseada, la eficiencia requerida, las pérdidas del núcleo y el costo. El acero al silicio se elige comúnmente por su alta permeabilidad magnética, bajas pérdidas en el núcleo y rentabilidad en diversos rangos de frecuencia utilizados típicamente en distribución de energía y electrónica. Para aplicaciones de alta frecuencia, pueden preferirse los núcleos de ferrita debido a sus menores pérdidas por corrientes parásitas y su mayor resistividad. Las aleaciones amorfas también están ganando popularidad por sus reducidas pérdidas en el núcleo a frecuencias más altas y bajo ciertas condiciones operativas.
Al fabricar el núcleo de un transformador, la elección de los materiales depende de los requisitos específicos de la aplicación. El acero al silicio (acero eléctrico) sigue siendo una opción popular por su equilibrio de propiedades magnéticas, rentabilidad y disponibilidad generalizada. Los materiales de ferrita se prefieren en aplicaciones de alta frecuencia debido a sus bajas pérdidas por corrientes parásitas. Las aleaciones amorfas ofrecen ventajas para reducir las pérdidas del núcleo a altas frecuencias y pueden ser adecuadas para determinadas aplicaciones de distribución de energía y de eficiencia energética. El proceso de selección implica evaluar las ventajas y desventajas entre el rendimiento magnético, la eficiencia, el costo y las características operativas para optimizar el diseño y el rendimiento del transformador para su uso previsto.