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Núcleos nanocristalinos y núcleos amorfos en transformadores
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Núcleos Nanocristalinos y Núcleos Amorfos en Transformadores
La llegada de los núcleos nanocristalinos y los núcleos amorfos ha proporcionado materiales ideales para transformadores de media y alta frecuencia. Con el desarrollo industrial, la frecuencia de operación de las fuentes de alimentación ha aumentado a 20 kHz y la potencia de salida supera los 30 kW. Los materiales de núcleo tradicionales, como las láminas de acero al silicio, sufren altas pérdidas y no pueden satisfacer las demandas de los nuevos requisitos en las fuentes de alimentación.
Los núcleos amorfos y nanocristalinos a base de hierro tienen un valor de aplicación significativo en transformadores de alta potencia y alta frecuencia debido a su alta intensidad de inducción magnética de saturación, alta permeabilidad, bajas pérdidas, buena estabilidad térmica y procesos de fabricación respetuosos con el medio ambiente.
Núcleos Nanocristalinos
Los materiales nanocristalinos están compuestos principalmente de hierro, cromo, cobre, silicio y boro. Estos componentes de aleación específicos se fabrican en estado amorfo mediante tecnología de enfriamiento rápido, seguido de un tratamiento térmico para producir granos cristalinos de tamaño nanométrico.
Los núcleos nanocristalinos presentan excelentes propiedades magnéticas y estabilidad térmica, siendo especialmente adecuados para reemplazar ferritas en transformadores en el rango de frecuencia inferior a 20kHz a 50kHz.
La resistividad de los materiales nanocristalinos es de 90 μΩ·cm (después del tratamiento térmico). Debido a su nanoestructura, combinan las ventajas del acero al silicio, el permalloy y la ferrita.
Los materiales magnéticos blandos nanocristalinos comunes a base de hierro tienen un espesor de aproximadamente 30 μm. Debido a su fragilidad y sensibilidad a las tensiones, sus propiedades magnéticas pueden reducirse significativamente si se someten a fuerzas externas durante el procesamiento y uso. Por lo tanto, los núcleos nanocristalinos suelen fabricarse en forma de anillo o herradura y alojarse en carcasas protectoras. El rendimiento de disipación de calor de los núcleos nanocristalinos se ve afectado por el material de la carcasa protectora.
Se han utilizado nuevos tipos de núcleos nanocristalinos en transformadores. El espesor de los materiales nanocristalinos es de solo 24 μm. Después del tratamiento térmico, los núcleos solidificados presentan ventajas significativas sobre los núcleos de transformadores tradicionales:
※ Los nuevos núcleos nanocristalinos, envueltos con una película aislante, alcanzan la resistencia necesaria para el bobinado y pueden enrollarse directamente en transformadores.
※ Los núcleos nanocristalinos curados eliminan la carcasa protectora, lo que permite un mayor espacio de disipación de calor y una mejor seguridad operativa del transformador.
※ Este diseño reduce el impacto del material de la carcasa protectora sobre los núcleos nanocristalinos y ahorra tiempo en el diseño estructural y el moldeado de la carcasa protectora.
※ El diseño de los núcleos nanocristalinos puede ser más flexible, ofreciendo diversas formas, como núcleos toroidales, rectangulares y en forma de C, lo que proporciona más opciones para el diseño de transformadores y los procesos de bobinado posteriores.
Núcleos Amorfos
Los materiales amorfos se producen mediante tecnología de enfriamiento ultrarrápido, con una velocidad de enfriamiento de aproximadamente un millón de grados por segundo. Esta tecnología solidifica el acero fundido en tiras de aleación con un espesor de 30 micrómetros en un solo paso. Debido al enfriamiento rápido, el metal no tiene tiempo de cristalizar, por lo que no hay granos ni límites de grano en la aleación, formando así lo que se conoce como una aleación amorfa.
Los metales amorfos tienen una microestructura única que difiere de los metales convencionales. Su composición y estructura desordenada les otorgan muchas propiedades únicas, como excelente magnetismo, resistencia a la corrosión, resistencia al desgaste, alta resistencia, dureza, tenacidad, alta resistividad y altos coeficientes de acoplamiento electromecánico.
Los componentes principales de los núcleos amorfos a base de hierro son hierro, silicio y boro. Con un contenido de silicio de hasta el 5,3% y la estructura única del estado amorfo, su resistividad es de 130 μΩ·cm, que es el doble que la de las láminas de acero al silicio (47 μΩ·cm).
El espesor de los materiales amorfos a base de hierro utilizados en núcleos amorfos es de aproximadamente 30 nm, mucho más delgado que lo que pueden lograr las láminas de acero al silicio. En consecuencia, su pérdida por corrientes parásitas es baja durante la operación de alta frecuencia, y dentro del rango de frecuencia de 400 Hz a 10 kHz, su pérdida es solo de 1/3 a 1/7 de la de las láminas de acero al silicio. Además, la permeabilidad de los núcleos amorfos a base de hierro es mucho mayor que la de los núcleos tradicionales.
Debido a estas ventajas, los núcleos amorfos reducen el peso del transformador en más del 50 % y disminuyen el aumento de temperatura en un 50 %.
Después de años de desarrollo, además de utilizarse en transformadores de alta frecuencia, los núcleos amorfos y nanocristalinos se han aplicado ampliamente en transformadores de corriente, fuentes de alimentación conmutadas y dispositivos de compatibilidad electromagnética.
Proveedor de núcleos amorfos y nanocristalinos: Leimai
En Leimai, estamos encantados de ser participantes tempranos en sus nuevos proyectos. Esperamos poner nuestros conocimientos y experiencia en primer plano participando activamente en sus próximos proyectos.
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