¿Qué fenómenos provoca la saturación del núcleo en un Transformador Inversor?

Fenómenos causados por la saturación del núcleo en un Transformador inversor

La saturación del núcleo se refiere al fenómeno en el que la densidad del flujo magnético del material del núcleo alcanza su límite y el flujo ya no se puede aumentar linealmente. Para los transformadores inversores, la saturación del núcleo puede provocar una serie de fallas eléctricas graves y degradación del rendimiento:

Distorsión y fluctuación de la forma de onda de voltaje

Fluctuación de voltaje: la saturación del núcleo provoca una fuerte disminución en la impedancia del núcleo al campo magnético externo, lo que resulta en una distorsión significativa del voltaje primario. La forma de onda del voltaje de salida cambiará de una onda sinusoidal ideal o una onda cuadrada a una forma de onda distorsionada con "líneas discontinuas" o "picos". Este fenómeno se conoce comúnmente como "jitter de voltaje" o "rebote de voltaje". En casos severos, puede causar que el voltaje de salida del inversor exceda el rango seguro.

Aumento de los picos de corriente y del ruido

Picos y oleadas de corriente en la corriente de saturación magnética: después de que el núcleo ingresa a la región de saturación, la fuerza electromotriz inducida no puede limitar efectivamente el aumento de la corriente, lo que genera picos en la forma de onda de la corriente de excitación. Esta distorsión de corriente no solo aumenta la interferencia electromagnética (EMI) del sistema, sino que también puede dañar los dispositivos de conmutación debido a una corriente excesiva.

Sesgo de magnetismo y disminución de la eficiencia.

Asimetría del flujo magnético causada por la polarización del magnetismo: en una estructura de convertidor de puente completo, la saturación del núcleo suele ir acompañada de una polarización del magnetismo (la polarización del magnetismo se refiere al desplazamiento del punto central del bucle de histéresis de trabajo del núcleo). El sesgo del magnetismo conduce a anchos de voltaje de pulso positivos y negativos inconsistentes, lo que exacerba aún más la distorsión no lineal del núcleo. Sin medidas antimagnetismo efectivas (como un capacitor en serie del lado primario), el núcleo no podrá recuperar su estado de flujo inicial en cada ciclo, lo que resultará en una fuerte caída en la eficiencia.

Riesgo de falla del equipo y sobretensión

Riesgo de sobretensión: cuando el núcleo está saturado, la fuerza electromotriz inducida en el lado primario disminuye significativamente, mientras que la inductancia del lado secundario permanece relativamente constante, lo que puede causar picos de voltaje extremadamente altos en el momento del apagado. Tales sobretensiones pueden penetrar la capa de aislamiento, dañar el transformador e incluso provocar fallas catastróficas en todo el sistema inversor.