O que causa altas perdas de histerese em transformadores em baixas frequências?

A razão pela qual a perda por histerese é maior em transformadores em baixas frequências se deve principalmente às características do efeito de histerese em si, e não à saturação de baixa frequência. Aqui está uma explicação detalhada:

Conceito Básico da Perda por Histerese

A perda por histerese é a perda de energia que ocorre no núcleo do transformador devido à inversão dos domínios magnéticos durante o processo de magnetização. A magnitude da perda por histerese depende da área do loop de histerese, que representa a curva de magnetização. Uma área maior do loop de histerese resulta em maior perda por histerese.

Razões para Maior Perda por Histerese em Baixas Frequências

Área Maior do Loop de Histerese:

Em baixas frequências, a frequência de magnetização é menor, e as mudanças magnéticas ocorrem mais lentamente em cada ciclo. Isso significa que os domínios magnéticos têm mais tempo para inverter, resultando em uma área maior do loop de histerese.

Uma área maior do loop de histerese leva diretamente a um aumento na perda por histerese.

Aumento da Profundidade de Magnetização:

Em baixas frequências, o campo magnético muda mais lentamente, aumentando a profundidade de magnetização. Isso significa que uma parte maior do núcleo participa do processo de magnetização, aumentando o número e a amplitude das inversões de domínios, e, portanto, aumentando a perda por histerese.

Mudança Mais Lenta da Intensidade Magnética:

Em baixas frequências, a taxa de mudança do campo magnético é mais lenta, levando a uma mudança mais lenta na intensidade magnética. Isso resulta em maior resistência à inversão de domínios, fazendo com que cada inversão consuma mais energia.

Diferença em Relação à Saturação de Baixa Frequência

Saturação de Baixa Frequência: A saturação de baixa frequência refere-se à tendência de a densidade do fluxo magnético atingir níveis de saturação mais facilmente em baixas frequências devido às mudanças mais lentas do campo magnético. Na saturação, a permeabilidade do núcleo diminui, e a corrente de magnetização aumenta bruscamente. No entanto, isso afeta principalmente as perdas por correntes de fóca, não as perdas por histerese.

Perda por Histerese: A perda por histerese está principalmente associada à inversão dos domínios magnéticos e não ao fato de a densidade do fluxo magnético atingir a saturação. Mesmo em condições não saturadas, a baixa frequência ainda pode levar a um aumento na perda por histerese.

Resumo dos Fatores Influentes

• Frequência de Magnetização: Em baixas frequências, a frequência de magnetização é menor, dando aos domínios magnéticos mais tempo para inverter, aumentando assim a área do loop de histerese.

• Profundidade de Magnetização: Em baixas frequências, a profundidade de magnetização aumenta, envolvendo mais do núcleo no processo de magnetização.

• Mudança na Intensidade Magnética: Em baixas frequências, a mudança na intensidade magnética é mais lenta, aumentando a resistência à inversão de domínios e a energia consumida por cada inversão.

Conclusão

A principal razão para a maior perda por histerese em transformadores em baixas frequências é a área maior do loop de histerese, que resulta do maior tempo disponível para a inversão de domínios, do aumento da profundidade de magnetização e das mudanças mais lentas na intensidade magnética. Embora a saturação de baixa frequência também possa afetar o desempenho do transformador, ela influencia principalmente as perdas por correntes de fóca, e não as perdas por histerese.