La diferencia de rendimiento entre los sensores de corriente puede estar en este “núcleo magnético”
El núcleo magnético actúa como el “marco de detección” de un sensor de corriente; concentra el campo magnético generado por la corriente en el conductor y lo transmite al sensor de efecto Hall, la bobina o el elemento magnetorresistivo para su detección.
La calidad del núcleo magnético afecta directamente a la precisión, la linealidad, la deriva térmica, la resistencia a la saturación y la respuesta en frecuencia del sensor.
I. Acero al silicio: una solución consolidada para aplicaciones de alta potencia y frecuencia de red
El acero al silicio es uno de los materiales magnéticos blandos fundamentales. Para reducir las pérdidas por corrientes parásitas, se añade entre un 1% y un 5% de silicio al hierro para aumentar la resistividad.
- Ventajas principales: Alta inducción magnética de saturación (entre 1,8T y 2,0T), bajo coste y alta resistencia mecánica.
- Limitaciones de rendimiento: Las pérdidas aumentan bruscamente a altas frecuencias; por lo tanto, normalmente se utiliza por debajo de 1kHz.
- Escenarios aplicables: Transformadores de corriente de frecuencia de red, sensores de corriente Hall de lazo abierto.
II. Permalloy: en busca de la máxima precisión
El permalloy es una aleación de níquel-hierro con una permeabilidad inicial extremadamente alta y una coercitividad extremadamente baja.
- Ventajas principales: Sensibilidad extremadamente alta en campos magnéticos débiles, excelente linealidad y error de fase mínimo.
- Limitaciones de rendimiento: Baja inducción magnética de saturación (aproximadamente 0,7T–0,8T) y alta sensibilidad al estrés mecánico.
- Escenarios aplicables: Transformadores de corriente de precisión, sensores de corriente fluxgate, sensores de corriente de fuga.
III. Ferrita: un material esencial para fuentes de alimentación conmutadas
La ferrita es un tipo de material magnético cerámico con resistividad extremadamente alta.
- Ventajas principales: Alta resistividad, pérdidas por corrientes parásitas extremadamente bajas a altas frecuencias, y la frecuencia de trabajo puede alcanzar varios MHz.
- Coste extremadamente bajo: La forma es fácil de procesar.
- Limitaciones de rendimiento: Baja intensidad de inducción magnética de saturación (0,3T–0,5T), muy afectada por la temperatura.
- Escenarios aplicables: Transformadores de corriente de alta frecuencia, sensores de lazo abierto de alta frecuencia, bobinas de Rogowski (núcleos auxiliares).
IV. Nanocristalino: el “todoterreno” de los materiales magnéticos blandos
Los materiales nanocristalinos se fabrican mediante tecnología de solidificación rápida y poseen estructuras de grano extremadamente finas, combinando las ventajas del acero al silicio y del permalloy.
- Ventajas principales: Alto flujo magnético de saturación (~1,2T), alta permeabilidad y pérdidas de alta frecuencia extremadamente bajas.
- Estabilidad térmica: Deriva térmica mínima, estable desde CC hasta varios cientos de kHz.
- Limitaciones de rendimiento: El material es frágil y normalmente requiere una carcasa protectora.
- Escenarios aplicables: Sensores Hall de lazo cerrado, sensores fluxgate de alto rendimiento, transformadores de corriente de banda ancha.
Tabla comparativa del rendimiento de diversos materiales de núcleo magnético
| Característica | Acero al silicio | Permalloy | Ferrita | Nanocristalino |
| Campo magnético de saturación (Bs) | ~2,0T | ~0,8T | ~0,4T | ~1,2T |
| Permeabilidad inicial | Normal | Extremadamente alta | Baja | Alta |
| Respuesta en frecuencia | <1kHz | CC–100kHz | 50Hz–5MHz | CC–200kHz |
| Estabilidad térmica | Buena | Aceptable | Deficiente | Excelente |
| Linealidad | Aceptable | Excelente | Aceptable | Buena |
| Coste relativo | Bajo | Alto | Muy bajo | Medio |
