Estoy haciendo un electroimán para un alimentador vibratorio y me encontré con algo que no entiendo. Estoy usando un transformador con el secundario y la parte inferior del núcleo eliminados como electroimán.
Entiendo aproximadamente cómo la corriente reflejada en el secundario de un transformador actúa sobre el primario para crear carga, y que la carga es mínima sin ella.
Pero, ¿por qué cuando elimino el secundario y rompo el 'bucle' central, la corriente se dispara repentinamente? Parece que el consumo de corriente ahora está cerca de lo que debería ser para la corriente continua del mismo voltaje.
Comencemos con un núcleo de transformador cerrado, luego abramos un espacio de aire lentamente o agreguemos un secundario.
El flujo en el núcleo, el campo B, oscila en un rango. Para un núcleo de hierro de baja frecuencia, es típico diseñar un transformador para que el rango sea de aproximadamente +/- 1.5T. Es el cambio en este campo B lo que genera la fuerza contraelectromotriz que se opone al voltaje de entrada. Entonces, con el voltaje de entrada de una amplitud fija (independientemente de la carga del transformador), el campo B tiene que oscilar sobre una amplitud fija, nuevamente independientemente de la carga.
Para magnetizar el núcleo para obtener ese flujo, tiene que fluir una corriente. En el primario de un transformador, sin carga, la corriente necesaria para impulsar ese flujo alrededor del núcleo se denomina corriente de magnetización. Esa corriente crea un campo de H, amperios. Los giros se dividen por la longitud magnética del núcleo. Con un núcleo de hierro cerrado, que tiene una permeabilidad relativa de varios miles, no se requiere mucho campo H para impulsar un campo B suficiente.
Cuando deja que fluya una corriente en el secundario, la corriente secundaria se opone a la corriente primaria, lo que reduce el campo H alrededor del núcleo, lo que reduce la fuerza contraelectromotriz. Esto permite que fluya más corriente primaria, hasta que el campo H vuelva a ser lo suficientemente fuerte como para impulsar un campo B que genera la misma amplitud de fem inversa.
Si, en cambio, abre un espacio de aire en el núcleo, entonces la cantidad de campo B que obtiene para su campo H cae drásticamente, y nuevamente la amplitud del campo B cae, permitiendo que fluya más corriente.
El efecto de un espacio de aire es bastante dramático. Si asumimos un núcleo de transformador bastante grande, digamos 100 mm x 100 mm, la ruta magnética será del orden de 250 mm de largo. Si asumimos el hierro del transformador con una permeabilidad de 2500, entonces la longitud del camino en el hierro es equivalente a 0,1 mm en el aire. Si introdujéramos un entrehierro de 0,1 mm, la corriente de magnetización se duplicaría. Si introdujéramos un espacio de aire de 1 mm, aumentaría en un factor de 11.
Una vez que el entrehierro ha alcanzado la escala de varios milímetros, deja de ser 'un núcleo con huecos' y comienza a ser 'una bobina de alambre con un poco de hierro adentro', con la corriente dominada por la longitud del entrehierro, no por las propiedades de hierro del núcleo.
A menudo se instalará un alimentador vibratorio para que haya un espacio de aire lo más pequeño posible entre el núcleo y la armadura. Esto reduce la corriente requerida para impulsarlo. La corriente de excitación sigue siendo muy sensible al tamaño del espacio.
brahans