Para agilizar su proyecto, puede etiquetar las pilas de laminación con detalles como tolerancia, material, acabado superficial, si se requiere o no aislamiento oxidado, cantidady mucho más.
De qué trata este artículo: Pilas de laminación CRGO vs núcleos nanocristalinos, desde el punto de vista del diseño y las compras.
Ya sabes lo básico:
Las hojas de datos dicen cosas similares, con fuentes ligeramente diferentes. La cuestión es cómo se comportan cuando se construyen núcleos y pilas de laminación reales, y en qué aspectos cada opción se gana realmente su sustento..
Pongamos en una página los valores típicos de un catálogo. Son los siguientes cifras aproximadas de ingeniería, no los límites de diseño.
| Parámetro (típico) | Pila de laminación CRGO | Núcleo bobinado de cinta nanocristalina |
|---|---|---|
| Densidad de flujo de saturación Bs | ≈ 1.8-2.0 T | ≈ 1.2-1.3 T |
| Permeabilidad relativa µr (intervalo utilizable) | ≈ 30,000-50,000 | ≈ 80.000-150.000 (sintonizable hacia arriba, incluso más) |
| Pérdida en el núcleo @ 50 Hz, 1,7 T | ≈ 0,9-1,6 W/kg (Hi-B en el extremo inferior) | No suele funcionar tan fuerte a 50 Hz |
| Pérdida en el núcleo @ 20 kHz, 0,1 T | >150 W/kg | <15 W/kg |
| Temperatura de Curie | ≈ 730-750 °C | ≈ 550-580 °C |
| Resistividad eléctrica | ≈ 40-50 μΩ-cm | ≈ 100-120 μΩ-cm |
| Factor típico de apilamiento / laminación | ~0,96 para buenas pilas escalonadas | ~0,75-0,80 para cintas enrolladas |
| Banda de frecuencia del punto dulce | 50/60 Hz, hasta unos cientos de Hz | De unos pocos kHz a decenas de kHz (depende del flujo) |
| Geometría en la práctica | EI, núcleos escalonados, piernas enrolladas, reactores | Toroides, núcleos cortados, núcleos en C, pilas especiales |
| Coste relativo del material por kg | Baja | Más alto |
| Potencial de densidad de potencia relativa | Limitado por las pérdidas a f | Muy fuerte en la gama de frecuencias medias |
Los datos anteriores combinan ejemplos publicados de los principales proveedores y notas de material, no sólo una hoja de marketing.
Un par de cosas saltan a la vista:
Esos dos hechos ya dejan entrever dónde gana cada uno.
Si estás haciendo Transformadores de potencia o distribución MT/BT a frecuencia de red, es casi seguro que el núcleo principal está laminado con CRGO:
Para una unidad de 1 MVA a 50 Hz, el cambio a nanocristalino para los tramos principales no suele ser una opción viable:
Así que para transformadores de potencia clásicos, las pilas de laminación CRGO ganan por un amplio margen en coste por kVA, practicidad y ecosistema.
Siempre que la especificación huela:
...apreciarás tener ~1.9-2.0 T saturación en lugar de ~1,25 T.
Los nanocristalinos pueden hacer frente a una inducción elevada en casos especiales, pero la cuestión es sencilla: si el núcleo vive cerca del límite durante los fallos, CRGO suele ser más seguro.
En núcleos grandes:
Existen núcleos nanocristalinos de esos tamaños (nanopilas laminadas, no sólo toroides), pero son artículos especiales con menos proveedores y ventanas de proceso más ajustadas.
Si su equipo de compras desea segunda y tercera fuentes para cada pieza estratégica, las pilas CRGO simplifican la vida.
Ahora viene lo interesante. Lugares donde la CRGO es técnicamente posible, pero no aconsejable.
Piensa:
En esa banda, Explota la pérdida de núcleo de CRGO. El nanocristalino mantiene la calma:
Así que si su frecuencia de conmutación fundamental o dominante está en la región de 5-50 kHz y la potencia no es diminuta, el nanocristalino suele ser el favorito, no la ferrita ni el CRGO.
Los choques de modo común y los filtros EMI son territorio clásico de los nanocristalinos:
Con CRGO tendrías:
Así que si su BoM tiene múltiples grandes choques CM de ferrita, el cambio a núcleos nanocristalinos bobinados en cinta suele ser la mejora de densidad más sencilla.
Para transformadores de corriente (TC) y transformadores de precisión para instrumentos:
Si el TC ve formas de onda distorsionadas -accionamientos, cargadores de VE, salidas de SAI-, los núcleos nanocristalinos tienden a mantener la precisión de relación y fase donde el acero al silicio empieza a divagar.
A veces la fundamental sigue siendo 50/60 Hz, pero:
Toma, nanocristalino se comporta como “CRGO + ferrita de filtro en un solo material”. Usted consigue:
Esa es una de las razones por las que se ven nanocristalinos en los modernos transformadores de tipo seco y reactores especiales destinados a la electrónica de potencia.
No son normas estrictas. Sólo una comprobación de cordura para la selección temprana:
Si su diseño se sitúa exactamente en un límite, espere iteraciones, no una única respuesta “correcta”.
A nivel de pieza, el nanocristalino puede parecer caro. A nivel nivel del sistema, una vez que el factor:
...puede aterrizar más barato por kW manejado, sobre todo en convertidores de frecuencia media.
Tiras y laminados CRGO:
Nanocristalino:
Si su proyecto es crítico para la seguridad o de larga duración, merece la pena diseñar sobres mecánicos y ventanas apilables de laminación que puede aceptar al menos dos geometrías de núcleo nanocristalino, no sólo una pieza patentada.
No están en la hoja de datos, pero rinden.
La cinta nanocristalina es:
Un exceso de apriete o una presión desigual pueden:
Diseñe su esquema de sujeción para tratar el núcleo de la herida como un componente de precisión, no como una pila de laminados pesados.
Para pilas de laminación:
Así que si estás persiguiendo una eficiencia fraccionaria, el control del proceso de fabricación es tan importante como la calidad del material.
Los diseños a veces dicen “transformador de 50 Hz” cuando la carga es un armario de transmisión:
En ese caso:
Puedes comprobar la cordura de tu elección de material con unas cuantas preguntas contundentes.
Por supuesto, se pueden mezclar ambas cosas: La pila de laminado principal CRGO + TC nanocristalinos y choques CM en el mismo producto ya es habitual en los conmutadores y convertidores de potencia modernos.
Normalmente no.
Nanocristalino quiere una densidad de flujo, diferentes utilización de ventanas, y a menudo diferentes refrigeración estrategia.
Los intercambios directos uno a uno tienden a saturar el núcleo o a infrautilizar el material.
Si desea beneficios nanocristalinos, trátelo como un nuevo diseño magnético, no como un grado de laminación de sustitución.
Sí, pero no son piezas básicas.
Los investigadores y algunos fabricantes construyen núcleos laminados nanocristalinos apilando cintas tratadas o tejas cortadas con cinta, principalmente para electrónica de potencia de alta frecuencia donde no caben los toroides estándar.
Por ahora, sin embargo, la mayoría de las piezas nanocristalinas comerciales que verá son:
toroides (macizos o cortados)
Núcleos C
formas especiales de heridas
Si su negocio son los transformadores de potencia clásicos, seguirá viviendo sobre todo en pilas de laminación CRGO durante un tiempo.
A un alto nivel:
Ambos tienen pérdida mucho menor que el CRGO a la frecuencia de línea. En muchos casos, el amorfo puede reducir las pérdidas en el núcleo hasta ~70% frente al acero al silicio convencional.
Los nanocristalinos suelen mejorar a los amorfos en frecuencias más altas, con mayor permeabilidad y menor pérdida en la banda de decenas de kHz.
Así que..:
Para transformadores de distribución ultraeficientes de 50/60 Hz en grandes volúmenes: compiten los amorfos y los GOES avanzados.
Para magnetismo de media frecuencia y EMI: el nanocristalino tiende a ganar.
A veces sí.
Para un flyback de 20-50 W a 100 kHz:
La ferrita es barata, fácil y suficientemente buena.
El nanocristalino empieza a tener más sentido a medida que aumentan la potencia, la corriente o la polarización de CC, o cuando el tamaño está muy limitado.
Para SMPS de mayor potencia (clase kW) con exigentes objetivos de EMI y eficiencia, transformadores y choques nanocristalinos puede ser una fuerte palanca.
Tres puntos cortos suelen ayudar:
A nivel de convertidor, pérdida y refrigeración cuestan más que el acero. La menor pérdida de núcleo puede reducir las necesidades de disipadores, ventiladores o refrigeración líquida.
Una mayor permeabilidad significa menos cobre, menos vueltas y, a veces, PCB y montaje más baratos.
En muchos proyectos, el volumen y el peso de los imanes son ahora limitaciones a nivel de sistema (espacio en el bastidor, embalaje del vehículo), no sólo elementos de línea en la lista de materiales.
Si sigue sin funcionar, ejecute un simple coste por vatio ahorrado comparación entre los diseños CRGO y nanocristalinos. Las cifras tienden a hablar en voz baja pero clara.
Las pilas de laminación CRGO no van a desaparecer. Son imbatibles para grandes transformadores de baja frecuencia y para todo lo que funcione con alto flujo en condiciones de fallo.
Los núcleos nanocristalinos tampoco son mágicos. Solo inclinan las compensaciones a tu favor una vez:
Si trata a ambos como herramientas, no como equipos, y los alinea con la banda de frecuencia y el deber adecuados, su pilas de laminación, núcleos bobinados y decisiones de compra todo empezará a alinearse mucho más fácilmente.
Para agilizar su proyecto, puede etiquetar las pilas de laminación con detalles como tolerancia, material, acabado superficial, si se requiere o no aislamiento oxidado, cantidady mucho más.
Spanish 
English 
German 
French 
Italian 
Japanese 
Korean 
Dutch 
Indonesian