Qué es la saturación en un inductor

Question

He oído muchas veces que "el núcleo no es lo suficientemente grande para manejar la corriente y alcanzará la saturación". ¿Qué es la saturación y por qué es malo llegar a ella?

Answer 1

Respuesta de Rawbrawb no explica el mecanismo real por el que se produce la saturación, que es bastante fácil de entender:

Primero hay que entender cómo los materiales generan campos magnéticos. Cada átomo es un pequeño bucle de corriente que genera un campo magnético.

Un material magnético tiene un gran número de estos bucles. Estos bucles tienden a alinearse en "dominios magnéticos", que son zonas microscópicas donde todos los bucles están alineados. En un material no magnetizado, las direcciones de los dominios se distribuyen aleatoriamente, por lo que no existe un campo magnético neto.

La aplicación de un campo magnético a un material ferromagnético comenzará a alinear los dominios magnéticos, dando lugar a un campo magnético "inducido" por el material. Al aumentar el campo magnético aplicado, aumentará el grado de alineación de los dominios magnéticos y, por tanto, el campo magnético inducido. Este proceso no suele ser lineal. Llega un momento en que el campo magnético aplicado alinea TODOS los dominios y ya no es posible aumentar el campo magnético del material. Este estado se conoce como "saturación".

Answer 2

Para entenderlo, primero hay que comprender el papel de la permeabilidad en los campos magnéticos. Cuando en un campo magnético hay un material con mayor permeabilidad, el campo se intensifica. Por tanto, un dispositivo con un material de alta permeabilidad tendrá una inductancia mayor que el mismo dispositivo pero sin el material. Es una buena propiedad porque permite tener componentes de mayor valor en menos volumen.

_{(fuente: <a href="http://www.material-sys.com/image/product/b-hHysteresisCurveEn.png" rel="nofollow noreferrer">material-sys.com </a>)}

La intensidad del campo magnético que pueden soportar estos materiales suele tener un límite. Los mecanismos por los que pierden (o disminuyen) su permeabilidad difieren según el material. Pero existe un límite por encima del cual la permeabilidad disminuye. Es en este punto (Hm,Bm) cuando se dice que el material está saturado, lo cual es una buena analogía de cómo el agua satura un trapo. Salvo que, en este caso, el trapo suele perder la capacidad de retener parte del agua que ya ha absorbido, por lo que no es una analogía exacta.

Esto entraña dos peligros principales:

1. El valor de la inductancia o inductancia de enlace no sigue una relación agradable por lo que los parámetros bajo los que se diseña el circuito pueden cambiar (si esta saturación no es intencionada). Pero algunos diseños de circuitos se basan en su efecto para cumplir sus funciones.
2. En algunos materiales, la permeabilidad disminuye mucho. Esto significa que las líneas de campo magnético existentes tienen que encontrar un lugar donde estar y, como resultado, "salen" rápidamente del material del núcleo para sostener el volumen alrededor del dispositivo. Estas líneas de campo que se expanden rápidamente pueden interferir con otros dispositivos magnéticos y también son una fuente de interferencia electromagnética (EMI).

Los inductores de aire tienen valores de inductancia muy inferiores, pero tampoco presentan este efecto de saturación.