Hacer un núcleo de transformador más grande apilando múltiples núcleos más pequeños

Apilar varios núcleos como usted describe aumentaría efectivamente el área de la sección transversal del núcleo. La pregunta es entonces, ¿qué diferencia tiene aumentar el área de la sección transversal?

En primer lugar, un núcleo más grande puede disipar el calor sin sufrir daños. Esto se debe a que tiene más superficie. Si un núcleo más pequeño se sobrecalentara (debido a corrientes de Foucault, pérdidas por histéresis, etc.), entonces un núcleo suficientemente grande no lo haría.

Un núcleo más grueso también aumenta la inductancia en comparación con una bobina con la misma longitud de trayectoria magnética y el mismo número de vueltas, pero con un núcleo más delgado. ¿Por qué? Recuerde la definición de inductancia: es la relación entre el flujo magnético y la corriente:

Un amperio a través de una vuelta de cualquier cable de cualquier tamaño produce un MMF de un amperio. A medida que aumenta el área del giro, este MMF se aplica sobre un espacio más grande y, por lo tanto, hay más flujo y, por lo tanto, más inductancia. Es decir, obtenemos más flujo.$\phi$por corriente$i$a medida que hacemos el giro más grande. Sin embargo, este flujo más grande se distribuye en un área proporcionalmente más grande, por lo que la densidad de flujo sigue siendo la misma.

Dado que la densidad de flujo sigue siendo la misma, la corriente de saturación de un núcleo más grueso es la misma que la de un núcleo más delgado. Sin embargo, el núcleo más grueso tiene una mayor inductancia. Entonces podríamos reducir el número de vueltas en el núcleo más grueso de modo que tenga la misma inductancia que el núcleo más delgado. Al haber ahora menos vueltas, la densidad de flujo disminuye, por lo que la corriente de saturación aumenta si la inductancia se mantiene constante.

Por lo tanto, ventajas de un núcleo más gordo:

1. mayor disipación de calor
2. mayor inductancia
3. (o) mayor corriente de saturación

Siempre que no haya diferencias mecánicas significativas desde el punto de vista magnético, debería ser prácticamente lo mismo. Las laminaciones de núcleo existen para limitar las corrientes de Foucault, y el apilamiento de núcleos solo separa algunos de los grupos de laminación.

Consideraciones:

Es probable que haya un poco más de espacio en dichos límites si no se tiene cuidado de comprimirlos bien.

El pegado de grupos de núcleos puede dejar un pequeño espacio debido al grosor del pegamento, y un espacio de aire es magnéticamente mucho más grande que la misma distancia en el material del núcleo, por lo que se debe hacer todo lo posible para eliminar tales posibilidades.

Pueden producirse ruidos y vibraciones si los grupos de núcleos pueden moverse entre sí más libremente que las laminaciones compactas.

¿Usar varios núcleos EI o EE apilados en lugar de uno más grande (respetando las características magnéticas conocidas) supondría alguna diferencia sustancial?

Apilar dos núcleos (por ejemplo) para que el área efectiva de la sección transversal del núcleo se duplique no le brinda ningún beneficio magnéticamente (consulte la sección de edición a continuación) sobre el núcleo único, por lo que me pregunto el motivo de la pregunta. Si duplica el área, la reluctancia magnética se reduce a la mitad, lo que permite que se produzca el doble de flujo, pero se distribuye en la misma área, por lo tanto, la densidad de flujo sigue siendo la misma.

Como ejemplo: si un solo núcleo estaba al borde de la saturación, con dos núcleos en paralelo y la misma corriente fluyendo y el mismo número de vueltas, el doble núcleo estará en el mismo punto de saturación. Nada ganado.

Si, por otro lado, reemplazó una I (de un conjunto de núcleo EI) con otra parte "E", la longitud del campo magnético a través del núcleo aumentará y esto aumenta la reluctancia magnética y, por lo tanto, disminuye el significado de flujo, el núcleo no t saturar tanto para los mismos amperios-vueltas.

La respuesta es: depende de cómo los apiles.

EDITAR

La pregunta es sobre los transformadores y muchas aplicaciones de transformadores tienen CC funcionando en los devanados. Si la CC es la causa dominante de la saturación, entonces no habría ningún beneficio en conectar los núcleos en paralelo para obtener mejores cifras de saturación, excepto cuando pueda reducir el número de vueltas porque la inductancia/impedancia de CA habrá aumentado automáticamente cuando aumente el área del núcleo. Si, por otro lado, el transformador es impulsado por voltaje y la causa dominante de saturación es la corriente alterna, al duplicar el área también se duplica la inductancia: -

$A_L = \dfrac{\mu_0 \mu_e}{core factor}$

Donde el factor del núcleo es la longitud del campo magnético dividido por el área del núcleo, por lo tanto, la inductancia se duplica si el área se duplica. Si la inductancia se duplica y el transformador es impulsado por voltaje, entonces la corriente se reduce y la densidad de flujo también se reduce y esto puede evitar la saturación cuando es la CA la que causa los problemas de saturación.

El transformador multinúcleo, en comparación con el gran núcleo único, puede funcionar básicamente con la misma densidad de flujo porque el tipo de ferita es el mismo. La relación entre el área de la superficie y el volumen es mejor para eliminar el calor que el núcleo único grande. Por lo tanto, el multinúcleo se enfría mejor, por lo que debe obtener más potencia porque la mayoría de los transformadores SMPS están limitados térmicamente. Enseño esta relación entre el área de la superficie y el volumen para los que no tienen mentalidad matemática diciendo que no hay esquimales que se parezcan a mí.