Núcleo del transformador
Al fabricar cualquier transformador, los fabricantes intentan lograr el máximo acoplamiento magnético entre los dos inductores. El acoplamiento magnético se puede aumentar muchas veces mediante el uso de material ferromagnético o polvo de hierro como núcleo magnético. Un par de inductores envueltos alrededor de un núcleo ferromagnético tiene un mejor coeficiente de acoplamiento que un transformador de núcleo de aire. Sin embargo, el uso de núcleos ferromagnéticos tiene sus propias limitaciones. Los núcleos ferromagnéticos tienen algunas pérdidas de energía debido a la histéresis y las corrientes de Foucault, y también están limitados por su capacidad de carga de corriente. Además de estas limitaciones, la elección del material del núcleo también limita el rango de frecuencia del transformador. Dependiendo del tipo de núcleo utilizado, los transformadores se clasifican de la siguiente manera:Transformadores de hierro laminado: Estos transformadores tienen acero al silicio como material central. El acero al silicio también se conoce como hierro transformador o simplemente hierro. El acero al silicio se lamina en capas para evitar pérdidas debidas a corrientes de Foucault e histéresis. Las corrientes de Foucault son corrientes circulares que fluyen en materiales magnéticos cuando se magnetizan. Las corrientes de Foucault hacen que el núcleo pierda energía en forma de calor. La histéresis es la tendencia de un núcleo magnético a aceptar un flujo magnético fluctuante. Debido a la histéresis y las pérdidas de corrientes de Foucault, estos transformadores solo son adecuados para frecuencias de 60 Hz y otras frecuencias bajas en el rango de audio. A medida que la frecuencia aumenta por encima de unos pocos kilohercios, las pérdidas internas del núcleo aumentan más allá del límite factible.
Núcleos de ferrita: Los núcleos de ferrita tienen una alta permeabilidad y requieren menos vueltas de bobina. Sin embargo, a frecuencias superiores a unos pocos megahercios, tales núcleos comienzan a mostrar pérdidas de energía significativas debido a las corrientes de Foucault y la histéresis. Es por eso que estos transformadores son adecuados para frecuencias de audio de hasta varios megahercios.
Núcleos de hierro en polvo: El hierro en polvo también tiene una mayor permeabilidad y menores pérdidas que los núcleos de ferrita debido a la histéresis y las corrientes de Foucault. A medida que aumenta la frecuencia, disminuye la necesidad de una alta permeabilidad. Los transformadores con núcleos de polvo de hierro son adecuados para frecuencias muy altas de hasta 100 MHz. Dado que no es necesario lograr una alta permeabilidad a frecuencias muy altas por encima de 100 MHz, los transformadores de núcleo de aire son más adecuados debido a su mayor eficiencia energética.
Transformador de núcleo de aire: En un transformador de núcleo de aire, tanto las bobinas primarias como las secundarias están envueltas alrededor de un material diamagnético. El acoplamiento magnético en un transformador de este tipo se produce a través del aire. En un transformador de este tipo, no solo la inductancia de ambas bobinas es baja, sino que la inductancia mutua también es muy baja, por lo que el acoplamiento magnético entre las bobinas es muy pequeño. Estos transformadores no pierden energía debido a histéresis o corrientes de Foucault y también son capaces de regular grandes corrientes. Este tipo de transformador es adecuado para aplicaciones de alto voltaje donde la eficiencia energética es una preocupación principal, como los transformadores de distribución. Estos también son adecuados para aplicaciones de RF ultra alta por encima de 100 MHz. A altas frecuencias de radio, el valor de inductancia requerido es bajo, lo que se puede lograr fácilmente con inductores de núcleo de aire.