¿Qué causa altas pérdidas por histeresis en los transformadores a bajas frecuencias?

La razón por la que la pérdida por histéresis es mayor en los transformadores a bajas frecuencias se debe principalmente a las características del efecto de histéresis en sí mismo, más que a la saturación a baja frecuencia. A continuación, se presenta una explicación detallada:

Concepto Básico de la Pérdida por Histéresis

La pérdida por histéresis es la pérdida de energía que ocurre en el núcleo del transformador debido al volteo de los dominios magnéticos durante el proceso de magnetización. La magnitud de la pérdida por histéresis depende del área del bucle de histéresis, que representa la curva de magnetización. Un área de bucle de histéresis mayor resulta en una mayor pérdida por histéresis.

Razones para una Mayor Pérdida por Histéresis a Bajas Frecuencias

Área de Bucle de Histéresis Mayor:

A bajas frecuencias, la frecuencia de magnetización es menor y los cambios magnéticos ocurren más lentamente dentro de cada ciclo. Esto significa que los dominios magnéticos tienen más tiempo para voltearse, resultando en un área de bucle de histéresis mayor.

Un área de bucle de histéresis mayor conduce directamente a un aumento de la pérdida por histéresis.

Profundidad de Magnetización Mayor:

A bajas frecuencias, el campo magnético cambia más lentamente, aumentando la profundidad de la magnetización. Esto significa que una parte mayor del núcleo participa en el proceso de magnetización, aumentando el número y el rango de los giros de los dominios, y, por lo tanto, aumentando la pérdida por histéresis.

Cambio Más Lento de la Intensidad Magnética:

A bajas frecuencias, la tasa de cambio del campo magnético es más lenta, lo que resulta en un cambio más lento de la intensidad magnética. Esto produce una mayor resistencia al giro de los dominios, causando que cada giro consuma más energía.

Diferenciación de la Saturación a Baja Frecuencia

Saturación a Baja Frecuencia: La saturación a baja frecuencia se refiere a la tendencia de la densidad de flujo magnético a alcanzar niveles de saturación con mayor facilidad a bajas frecuencias debido a los cambios más lentos del campo magnético. En la saturación, la permeabilidad del núcleo disminuye y la corriente de magnetización aumenta bruscamente. Sin embargo, esto afecta principalmente a las pérdidas por corrientes de Foucault, no a las pérdidas por histéresis.

Pérdida por Histéresis: La pérdida por histéresis está principalmente asociada con el volteo de los dominios magnéticos y no con si la densidad de flujo magnético alcanza la saturación. Incluso en condiciones sin saturación, la baja frecuencia aún puede llevar a un aumento de la pérdida por histéresis.

Resumen de los Factores Influyentes

• Frecuencia de Magnetización: A bajas frecuencias, la frecuencia de magnetización es menor, dando a los dominios magnéticos más tiempo para voltearse, lo que aumenta el área del bucle de histéresis.

• Profundidad de Magnetización: A bajas frecuencias, la profundidad de la magnetización aumenta, involucrando una parte mayor del núcleo en el proceso de magnetización.

• Cambio de la Intensidad Magnética: A bajas frecuencias, el cambio en la intensidad magnética es más lento, aumentando la resistencia al giro de los dominios y la energía consumida por cada giro.

Conclusión

La principal razón de la mayor pérdida por histéresis en los transformadores a bajas frecuencias es el área de bucle de histéresis mayor, que resulta del mayor tiempo disponible para el giro de los dominios, la mayor profundidad de la magnetización y los cambios más lentos de la intensidad magnética. Aunque la saturación a baja frecuencia también puede afectar el rendimiento del transformador, principalmente influye en las pérdidas por corrientes de Foucault en lugar de en las pérdidas por histéresis.