Compuesto de encapsulado para componentes inductivos: bobinas, inductores y transformadores
Las bobinas, los inductores y los transformadores imponen exigencias diferentes a los compuestos de encapsulado que las placas de circuito impreso planas: combinan la generación de calor, campos eléctricos intensos y bobinados finos y delicados en un solo componente. Este artículo muestra qué es lo realmente importante al elegir materiales y qué compuesto de encapsulado es adecuado para cada aplicación.
Directamente al grano: ¿Qué compuesto de encapsulado es adecuado para bobinas y transformadores?
En resumen: Para la mayoría de los componentes inductivos, la mejor opción es una silicona elástica de dos componentes, ya que mantiene una baja tensión en un amplio rango de temperaturas y no daña los devanados delicados. Utilice geles de silicona blandos para devanados sensibles o de alto voltaje, una variante térmicamente conductora para bobinas de alta pérdida y epoxi solo cuando se requiera rigidez mecánica y las fluctuaciones de temperatura sean limitadas. En todos los casos, un encapsulado sin burbujas es fundamental.
¿Por qué los componentes inductivos tienen requisitos especiales?
Cuatro fuerzas actúan simultáneamente y, en parte, influyen en la elección de los materiales, inclinándola en direcciones opuestas.
1. Pérdidas de calor provenientes del cobre y del núcleo
Las pérdidas eléctricas en el bobinado y las pérdidas por histéresis en el núcleo generan calor que debe disiparse. Un compuesto de encapsulado puede conducir este calor a través de la carcasa, siempre que esté térmicamente adherido y sea suficientemente conductor del calor. Sin embargo, es importante tener en cuenta la desventaja: un compuesto de encapsulado completo también puede impedir la disipación del calor, por ejemplo, si la convección en el cabezal del bobinado proporcionaba refrigeración previamente. Por lo tanto, para bobinas de choque sometidas a altas tensiones, se recomienda un compuesto térmicamente conductor o una combinación con una interfaz térmica al disipador de calor (véase Materiales de interfaz térmica).
2. Intensidad del campo eléctrico y descarga parcial
En el aislamiento de capas y bobinados se producen campos magnéticos locales intensos. Las inclusiones de aire, los huecos o las burbujas constituyen los puntos débiles críticos: las descargas parciales , degradando lentamente el sistema de aislamiento durante las horas de funcionamiento hasta su fallo. Por lo tanto, la ausencia de burbujas en los transformadores de alta tensión no es meramente estética, sino esencial para su vida útil. La medición se realiza mediante ensayos de descargas parciales según la norma IEC 60270; las distancias de fuga y de aire, así como el grado de contaminación, se determinan mediante la coordinación del aislamiento según la norma IEC 60664-1. Un encapsulado denso y completo alcanza el grado de contaminación 1, lo que permite diseños más compactos con distancias de fuga más cortas. Para transformadores de conmutación de alta frecuencia, también conviene considerar los factores de reducción para altas frecuencias según la norma IEC 60664-4.
3. Ciclos mecánicos y térmicos
El compuesto de encapsulado, el hilo de cobre, el núcleo de ferrita o hierro y el cuerpo del bobinado presentan coeficientes de dilatación térmica muy diferentes. Con cada ciclo de temperatura, estos materiales interactúan entre sí. Un compuesto duro y rígido transfiere estas tensiones directamente al hilo fino del bobinado y a su aislamiento de barniz, lo que provoca la rotura del hilo y grietas en el aislamiento. Por otro lado, las siliconas y geles blandos y elásticos se desacoplan con una tensión mínima y, al mismo tiempo, amortiguan las vibraciones y las resonancias mecánicas. Por lo tanto, para bobinados finos con diámetros de hilo pequeños, una dureza Shore baja es casi siempre la opción más segura.
4. Humedad, condensación y medios
El compuesto de encapsulado protege herméticamente el bobinado de la humedad, la condensación, la niebla salina y los agentes agresivos. Las siliconas son especialmente resistentes en este caso debido a su resistencia a la hidrólisis y a la intemperie en un amplio rango de temperaturas. La estabilidad térmica a largo plazo de un sistema de aislamiento se clasifica según la de la norma IEC 60085 , mientras que la resistencia de seguimiento superficial se determina mediante el CTI (Valor Comparativo de Inductancia Térmica) según la norma IEC 60112.
¿Silicona, poliuretano o epoxi?
Los tres productos químicos están encapsulados, pero difieren significativamente en sus componentes inductivos:
- Silicona: amplio rango de temperatura (normalmente de -50 a +200 °C), permanentemente elástica, de baja tensión y resistente a descargas parciales. La mejor opción para conmutación térmica, alta tensión y bobinados finos.
- Poliuretano: resistente y elástico, ofrece buena protección mecánica y química, y se adapta a temperaturas medias. Ideal cuando la resistencia y la resistencia a la abrasión son primordiales.
- Epoxi: duro, de alta resistencia, químicamente resistente, pero rígido. La diferencia en el coeficiente de dilatación térmica ejerce presión sobre los devanados durante los cambios de temperatura. Adecuado para bloques de encapsulado sometidos a altas tensiones mecánicas, dimensionalmente estables y con un rango de temperatura limitado.
Puede encontrar una comparación detallada en Compuestos de encapsulado y resinas de electrofundición: epoxi, silicona o poliuretano , y para una distinción fundamental en Encapsulado frente a encapsulado.
Ajustar correctamente la dureza Shore a la bobina
El criterio de selección más importante para los componentes inductivos no es la marca, sino la dureza:
| Requisito | Recomendación | Productos (Ejemplos) |
|---|---|---|
| Bobinado fino/sensible, alto voltaje, reparable posteriormente | Gel blando / silicona blanda (dureza Shore muy baja) | SILISIL RTV MD-Gel, MD-Soft 10, PP-Soft 00, MF-Soft 12 |
| Encapsulado estándar con ciclos térmicos y vibración | Silicona elástica (dureza Shore media) | SILISIL RTV MF-Flex 20, PC-Flex 20, PRO-Cast 45 |
| Mecánicamente robusto, dimensionalmente estable | Silicona de mayor relleno/más firme | SILISIL RTV MF-Dura 35, MF-Ultra 50 |
| Encapsulado transparente de alta resistencia | Silicona transparente de alto rendimiento | BLUESIL ESA 7250, BLUESIL RTV 3132 |
Disipación de calor en bobinas de choque y transformadores
En los casos de pérdida de potencia, las interfaces térmicas son cruciales. Un compuesto de encapsulado térmicamente conductor reduce la temperatura del bobinado y prolonga su vida útil, pero la conductividad térmica por sí sola resulta poco útil si la disipación de calor hacia la carcasa o el disipador es deficiente. Para la conexión a superficies de refrigeración, las pastas térmicas como DOWSIL 340 el compuesto de encapsulado. Una mayor conductividad térmica suele implicar un mayor nivel de llenado y, por lo tanto, una mayor viscosidad; esto debe tenerse en cuenta al dosificar y desgasificar. Estaremos encantados de seleccionar un compuesto térmicamente conductor adecuado y de fácil dosificación para su aplicación específica.
Aplicación: sin burbujas es obligatorio
Especialmente en el caso de componentes inductivos, el compuesto de encapsulado se filtra entre las capas de bobinado muy próximas entre sí; el aire atrapado allí se convierte posteriormente en el punto de partida de una descarga parcial. Estos factores determinan el resultado:
- Limpie y precaliente el conjunto; selle el cuerpo del bobinado y la carcasa.
- Mezcle los componentes 2K exactamente en la proporción prescrita y homogeneice completamente.
- La desgasificación al vacío no es opcional para componentes enrollados muy juntos.
- Vierta lentamente en un solo punto para permitir que el aire escape de las bobinas; observe el tiempo de vida útil de la mezcla.
- Curar o templar según las instrucciones de la ficha técnica; esperar a que se complete el curado.
El procedimiento completo se describe en las instrucciones paso a paso para el encapsulado electrónico; los patrones de error típicos y sus causas se pueden encontrar en la sección Cómo evitar errores de encapsulado.
Con nuestra calculadora de encapsulado y fabricación de moldes , puede determinar la cantidad de material que necesita para su componente y cómo se dividen las cantidades de mezcla para los componentes A y B directamente .
¿No estás seguro de tu elección?
Las bobinas, los inductores y los transformadores difieren significativamente en rango de voltaje, disipación de potencia y diseño del bobinado. Si nos proporciona los detalles del componente, la temperatura de funcionamiento, el voltaje y las condiciones de instalación, le recomendaremos el tipo adecuado y le enviaremos una muestra. Contáctenos o escriba a info@silitech.ch.
