¿Cómo están relacionadas la pérdida en el núcleo y la pérdida por histeresis?

Relación entre la pérdida en el núcleo y la pérdida por histeresis

La pérdida en el núcleo (Core Loss) y la pérdida por histeresis (Hysteresis Loss) son dos tipos comunes de pérdidas en dispositivos electromagnéticos. Están estrechamente relacionadas pero tienen características y mecanismos distintos. A continuación se explica detalladamente estas dos pérdidas y su relación:

Pérdida en el Núcleo

La pérdida en el núcleo se refiere a la pérdida total de energía que ocurre dentro del material del núcleo debido al proceso de magnetización en un campo magnético alternante. La pérdida en el núcleo se compone principalmente de dos componentes: la pérdida por histeresis y la pérdida por corrientes de Foucault.

Pérdida por Histeresis

La pérdida por histeresis es la pérdida de energía debida al fenómeno de histeresis en el material del núcleo durante el proceso de magnetización. La histeresis es el retraso de la inducción magnética B respecto a la intensidad del campo magnético H. Cada ciclo de magnetización consume una cierta cantidad de energía, que se disipa como calor, formando la pérdida por histeresis.

La pérdida por histeresis puede expresarse mediante la siguiente fórmula:

donde:

• Ph es la pérdida por histeresis (unidad: vatios, W)

• Kh es una constante relacionada con las propiedades del material

• f es la frecuencia (unidad: hercios, Hz)

• Bm es la inducción magnética máxima (unidad: tesla, T)

• n es el exponente de histeresis (generalmente entre 1.2 y 2)

• V es el volumen del núcleo (unidad: metros cúbicos, m³)

Pérdida por Corrientes de Foucault

La pérdida por corrientes de Foucault es la pérdida de energía debida a las corrientes de Foucault inducidas en el material del núcleo por el campo magnético alternante. Estas corrientes de Foucault fluyen dentro del material y generan calor joule, lo que resulta en una pérdida de energía. La pérdida por corrientes de Foucault está relacionada con la resistividad del material del núcleo, la frecuencia y la inducción magnética.

La pérdida por corrientes de Foucault puede expresarse mediante la siguiente fórmula:

donde:

• Pe es la pérdida por corrientes de Foucault (unidad: vatios, W)

• Ke es una constante relacionada con las propiedades del material

• f es la frecuencia (unidad: hercios, Hz)

• Bm es la inducción magnética máxima (unidad: tesla, T)

• V es el volumen del núcleo (unidad: metros cúbicos, m³)

Relación

Factores Comunes:

Frecuencia

f: Tanto la pérdida en el núcleo como la pérdida por histeresis son proporcionales a la frecuencia. Una frecuencia más alta resulta en más ciclos de magnetización dentro del núcleo, lo que lleva a pérdidas más altas.

Inducción Magnética Máxima

Bm: Tanto la pérdida en el núcleo como la pérdida por histeresis están relacionadas con la inducción magnética máxima. Una inducción magnética más alta resulta en variaciones más intensas del campo magnético, lo que lleva a pérdidas más altas.

Volumen del Núcleo

V: Tanto la pérdida en el núcleo como la pérdida por histeresis son proporcionales al volumen del núcleo. Volumenes mayores resultan en pérdidas totales más grandes.

Mecanismos Diferentes:

• Pérdida por Histeresis: Principalmente causada por el fenómeno de histeresis en el material del núcleo, que está relacionado con la historia de magnetización del material.

• Pérdida por Corrientes de Foucault: Principalmente causada por las corrientes de Foucault inducidas en el material del núcleo por el campo magnético alternante, que están relacionadas con la resistividad del material y la intensidad del campo magnético.

Resumen

La pérdida en el núcleo se compone de la pérdida por histeresis y la pérdida por corrientes de Foucault. La pérdida por histeresis está principalmente relacionada con las características de magnetización del material del núcleo, mientras que la pérdida por corrientes de Foucault está principalmente relacionada con las corrientes de Foucault inducidas por el campo magnético alternante. Ambas están influenciadas por la frecuencia, la inducción magnética y el volumen del núcleo, pero tienen mecanismos físicos distintos. Comprender la naturaleza y la relación de estas pérdidas es crucial para optimizar el diseño de los dispositivos electromagnéticos y mejorar su eficiencia.