¿Cuáles son los mecanismos físicos de la pérdida del núcleo y cómo se pueden minimizar?

Suponga que tiene un inductor en un convertidor elevador. El núcleo se calienta. ¿Por qué? ¿Cuáles son los mecanismos físicos que causan la pérdida del núcleo? corrientes de Foucault? ¿Dominios magnéticos invertidos? ¿Acoplamiento a materiales fuera del núcleo? ¿Otros? ¿Cómo se pueden minimizar estas pérdidas?

Su inductor se calienta. ¿Cómo sabe que la pérdida de núcleo (a diferencia de la pérdida de cobre) es la culpable en su caso? Algunos parámetros sobre su convertidor boost ayudarían a responder su pregunta. Alguna idea sobre el material del núcleo: ¿parece ferrita o polvo de hierro? ¿Su inductor funciona en modo continuo o discontinuo? ¿Cuál es la frecuencia de conmutación? ¿Cuál es el número de parte de su inductor? ¿Tensiones de entrada y salida, corrientes?
Esta pretende ser una pregunta más general, porque he visto esto en muchas configuraciones diferentes. Tengo algunas ideas, pero quiero a) asegurarme de que tengo razón yb) contribuir a la base de conocimientos de la comunidad.
Esperaba que quisieras más respuestas orientadas a la ciencia de los materiales. ¿Puede enumerar algunas de sus ideas sobre el tema?
¿Qué son las corrientes de Foucault y cómo se forman? ¿Cómo se traduce el movimiento hacia arriba y hacia abajo de la curva de histéresis magnética en pérdidas térmicas? Ese tipo de cosas.

Respuestas (2)

La mayoría de las pérdidas en un inductor de refuerzo bien diseñado serán:

  • Pérdidas resistivas en los devanados.
  • Pérdidas histeréticas en el núcleo.

No intentaré superar la explicación de Wikipedia sobre las pérdidas por histéresis :

Cuando el campo magnético a través del núcleo cambia, la magnetización del material del núcleo cambia por expansión y contracción de los diminutos dominios magnéticos que lo componen, debido al movimiento de las paredes del dominio. Este proceso provoca pérdidas, porque las paredes del dominio se "enganchan" en los defectos de la estructura cristalina y luego "se rompen" al pasar, disipando la energía en forma de calor. Esto se llama pérdida por histéresis. Se puede ver en el gráfico del campo B versus el campo H para el material, que tiene la forma de un circuito cerrado. La cantidad de energía perdida en el material en un ciclo del campo aplicado es proporcional al área dentro del ciclo de histéresis. Dado que la energía perdida en cada ciclo es constante, las pérdidas de potencia por histéresis aumentan proporcionalmente con la frecuencia.

Esencialmente, cuanto más chapotees en el circuito BH, más calor generarás porque chapotear en el circuito BH genera calor. Mayor frecuencia = más chapoteo por unidad de tiempo = más pérdida de potencia. Además, dado que tanto la corriente de magnetización como la corriente de carga contribuyen al chapoteo de BH, mayor potencia = más chapoteo por unidad de tiempo = más pérdida de núcleo.

Dije "bien diseñado" por una razón. En mi opinión, un inductor de refuerzo bien diseñado utilizará material de núcleo de ferrita , que es esencialmente no conductor y, por lo tanto, prácticamente inmune a las pérdidas por corrientes de Foucault (es decir, puede haber algunas, pero son insignificantes en comparación con la pérdida por histéresis) .

Aquí hay un gráfico que ilustra cómo se comportan las pérdidas centrales. El gráfico proviene de una nota de aplicación de Micrometals (un fabricante de materiales de núcleo de hierro en polvo, que se utilizan en inductores).

ingrese la descripción de la imagen aquí

Observe que las pérdidas en el núcleo aumentan cuando:

  • aumenta la frecuencia de conmutación
  • aumenta la densidad de flujo magnético pico
Agradezco la respuesta, pero no me dice POR QUÉ aumentan las pérdidas del núcleo cuando aumentan la frecuencia y la densidad de flujo. ¿Qué está sucediendo realmente para traducir eso en energía térmica?
¿Cuáles son los mecanismos físicos de la pérdida del núcleo y cómo se pueden minimizar?
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