Que fenômenos causa a saturação do núcleo em um transformador inversor?

Fenômenos causados pela saturação central em um Transformador Inversor

A saturação do núcleo refere-se ao fenômeno onde a densidade do fluxo magnético do material do núcleo atinge seu limite e o fluxo não pode mais ser aumentado linearmente. Para transformadores inversores, a saturação do núcleo pode levar a uma série de falhas elétricas graves e degradação do desempenho:

Distorção e jitter da forma de onda de tensão

Tremulação de tensão: A saturação do núcleo causa uma diminuição acentuada na impedância do núcleo ao campo magnético externo, resultando em distorção significativa da tensão primária. A forma de onda da tensão de saída mudará de uma onda senoidal ideal ou onda quadrada para uma forma de onda distorcida com "linhas quebradas" ou "picos". Este fenômeno é comumente referido como "jitter de tensão" ou "salto de tensão". Em casos graves, pode fazer com que a tensão de saída do inversor exceda a faixa segura.

Aumento dos picos de corrente e ruído

Picos de corrente e surtos na corrente de saturação magnética: Depois que o núcleo entra na região de saturação, a força eletromotriz induzida não consegue limitar efetivamente o aumento da corrente, resultando em picos na forma de onda da corrente de excitação. Esta distorção de corrente não só aumenta a interferência eletromagnética (EMI) do sistema, mas também pode danificar dispositivos de comutação devido ao excesso de corrente.

Viés do magnetismo e diminuição da eficiência

Assimetria do fluxo magnético causada pela polarização do magnetismo: Em uma estrutura de conversor de ponte completa, a saturação do núcleo é frequentemente acompanhada pela polarização do magnetismo (a polarização do magnetismo refere-se ao deslocamento do ponto central do loop de histerese de trabalho do núcleo). A polarização do magnetismo leva a larguras de tensão de pulso positivas e negativas inconsistentes, exacerbando ainda mais a distorção não linear do núcleo. Sem medidas eficazes de antimagnetismo (como um capacitor em série no lado primário), o núcleo não será capaz de recuperar seu estado de fluxo inicial em cada ciclo, resultando em uma queda acentuada na eficiência.

Falha do equipamento e risco de sobretensão

Risco de sobretensão: Quando o núcleo está saturado, a força eletromotriz induzida no lado primário diminui significativamente, enquanto a indutância do lado secundário permanece relativamente constante, causando potencialmente picos de tensão extremamente altos no momento do desligamento. Tais surtos de sobretensão podem penetrar na camada de isolamento, danificar o próprio transformador e até mesmo levar a falhas catastróficas de todo o sistema do inversor.