Pérdida en el núcleo que aparece en la corriente de ondulación del convertidor reductor

La pérdida del núcleo es causada por la corriente inducida en el núcleo magnético, que es efectivamente un devanado secundario con una resistencia a través de él.

Dado que el voltaje que ingresa a este 'transformador' es una onda cuadrada, la corriente y el voltaje a través de la resistencia del núcleo también son una onda cuadrada. Si elimina la pendiente causada por la corriente que fluye hacia la carga del convertidor reductor, lo que queda es esta onda cuadrada de baja amplitud.

Aquí hay una simulación de LTspice que muestra el efecto. L2 y R2 representan el 'devanado secundario' del núcleo y su resistencia (que se muestra como el transformador equivalente 1: 1; en realidad, es una sola vuelta con una resistencia extremadamente baja): -

I (L1) es la corriente que pasa por el inductor. V(n002) es el voltaje a través de la resistencia del núcleo.

Las pérdidas pueden deberse a las corrientes de Foucault. Estos resultan del campo magnético cambiante que induce flujos de corriente en partículas conductoras en el material del núcleo. Piense en ellos como pequeñas alas secundarias en su inductor, con cargas resistivas. Cuando aplica un voltaje a través del devanado del inductor, el flujo magnético aumenta e induce una fem en el devanado que se opone al voltaje aplicado. También se induce voltaje en los parciales conductores y fluye una corriente "secundaria". El flujo producido por el devanado es proporcional a la corriente que circula por él. Estas corrientes secundarias producen su propio flujo, reduciendo el flujo total en el núcleo. Para mantener el mismo flujo en el núcleo, se requiere una corriente mayor en el devanado para superar la contribución del flujo inducido por corrientes de Foucault. Esta es exactamente la situación que tendría si enrollara un secundario en el núcleo del inductor y lo cargara con una resistencia. El voltaje a través de estos "secundarios" es proporcional al voltaje a través del devanado del inductor real, por lo que agrega una corriente al "primario" proporcional al voltaje aplicado.

La pérdida de núcleo es un movimiento de dominio o un fenómeno de alineación. A frecuencias más bajas, la pérdida es causada por histéresis y es proporcional al área del bucle BH. A medida que las frecuencias aumentan, las corrientes de Foucault se vuelven más importantes.

Tiene sentido intuitivo pensar en la pérdida del núcleo como paralela al inductor, ya que el inductor está enrollado alrededor del núcleo. Es fácil ver que para una corriente de inductor de conducción de voltaje cuadrado, la corriente agregada como pérdida será una onda cuadrada (el paso) además de la rampa ascendente y descendente habitual del inductor ideal.

Una forma más física de pensar en esto es visualizar la ruta del bucle BH a medida que la corriente aumenta y luego disminuye. Durante la mayor parte del camino, B cambia mucho mientras que H cambia poco, ya que la permeabilidad del núcleo es alta. Pero, cuando la corriente da la vuelta (para comenzar a disminuir), el camino no se invierte, sino que se bifurca debido a la histéresis. Cuando se bifurca hay un período en el que H cambia mucho, tanto o más que B. Efectivamente, la permeabilidad del núcleo es baja para esta parte del camino, ya que H es proporcional a la corriente del devanado, ahí es donde aparece el paso actual. Esto es mucho más pronunciado con materiales de bucle cuadrado de permeabilidad muy alta que con ferritas.

Aquí hay algunas curvas BH de McLyman como ejemplo:

Puede ver por qué este paso de corriente de pérdida de núcleo es difícil de ver con los núcleos de ferrita en comparación con los materiales cuadrados de mayor permeabilidad. Es especialmente difícil de ver con los inductores, ya que por lo general son núcleos de baja permeabilidad (con huecos).