Perdidas por histéresis y por corrientes parásitas

La histéresis es la tendencia de un material a conservar una de sus propiedades, en ausencia del estímulo que la ha generado. Podemos encontrar diferentes manifestaciones de este fenómeno. Por extensión se aplica a fenómenos que no dependen sólo de las circunstancias actuales, sino también de cómo se ha llegado a esas circunstancias
Histéresis magnéticaEn física se encuentra, por ejemplo, histéresis magnética si al magnetizar un ferromagneto éste mantiene la señal magnética tras retirar el campo magnético que la ha inducido. También se puede encontrar el fenómeno en otros comportamientos electromagnéticos, o los elásticos.Curva de histéresis de magnetización.La histéresis magnética, es el fenómeno que permite el almacenamiento de información en los imanes de los discos duros o flexibles de los ordenadores: el campo induce una magnetización en el pequeño imán, que se codifica como un 0 o un 1. Esta codificación permanece en ausencia de campo, y puede ser leída posteriormente, pero también puede ser invertida aplicando un campo en sentido contrario.Para poder conocer el ciclo de histéresis de un material, se puede utilizar el magnetómetro de Köpsel, que se encarga de proporcionarle al material ferromagnético los cambios senoidales de la corriente eléctrica para modificar el sentido de los imanes.En electrotecnia se define la histéresis magnética como el retraso de la inducción respecto al campo que lo crea.Se produce histéresis al someter al núcleo a un campo creciente, los imanes (ó dipolos) elementales giran para orientarse según el sentido del campo. Al decrecer el campo, la mayoría de los imanes elementales recobran su posición 

Pérdidas por corrientes parásitas o de Foucault

El núcleo en los transformadores de potencia, está formado por láminas de acero, elgrosor de estas láminas varía en un rango de 0,23

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0,46 mm y se apilan, hasta llegar auna anchura de aproximadamente un metro, en el taller de laminación. El aceroutilizado para este fin lleva un contenido de silicio en torno al 3% para aumentar laresistividad, un mayor contenido en silicio aumentaría la fragilidad del acero lo quesería perjudicial a la hora de manipularlo. Utilizando ciertas aleaciones especiales,procesos de laminado y ciclos de templado adecuados, se consigue una mejororientación de los granos que conforman el acero, mejorando las propiedadesmagnéticas del material como conseguir una mayor permeabilidad en la dirección delaminado. Por lo tanto es necesario tener en cuenta esta orientación en relación con ladirección del flujo a la hora de diseñar el núcleo.Aunque la delgadez de las láminas de acero y su alta resistividad son característicasdeseadas para reducir las pérdidas por corrientes de Foucault, el alto grado deorientación de los granos del material, superior al 95%, provoca la formación dedominios magnéticos paralelos a la dirección de laminación como se observa en lafigura 3.7.

Esquema de los dominios magnéticos en un acero fuertemente orientado eléctricamente.

Las flechas hacia arriba y hacia abajo muestran la dirección de magnetización,mientras que las flechas en dirección horizontal muestran la dirección en que se muevenlas paredes del dominio como consecuencia del incremento de la magnetización, siendo

“v” su velocidad.

 Las líneas verticales, llamadas paredes del dominio, son estrechas zonas detransición entre dos regiones donde el vector rota 180º. Durante medio ciclo de corrientealterna los dominios orientados hacia arriba aumentan de tamaño a expensas de losorientados hacia abajo, alternándose después. Por esto es necesario que las paredes semuevan en la dirección indicada en la figura al aumentar la magnetización. Elmovimiento de las paredes genera pérdidas por corrientes de Foucault. Se hacomprobado cómo estas pérdidas son mucho más significativas que las calculadas demanera clásica suponiendo una mezcla homogénea de los dominios ascendentes ydescendentes. Estas pérdidas provocadas por el movimiento de las paredes dependen deltamaño de los dominios cuando el núcleo aun no ha sido magnetizado, donde tanto los dominios ascendentes como los descendentes tienen el mismo tamaño. Esto es debido aque el movimiento de las paredes es nulo ya que la velocidad de movimiento dependede la magnetización, que en ese momento es cero. Cuanto mayor sea el tamaño y cuantomayor sea la velocidad de movimiento de las paredes del dominio, más aumentaran laspérdidas por corrientes de Foucault provocadas por este efecto.Para disminuir estas pérdidas es necesario reducir el tamaño de los dominios. En lapráctica se consigue con láser o con un lápiz mecánico, pasándolo por los dominioscada cierto espacio, perpendicularmente a la dirección de magnetización. De estamanera se introducen tensiones localizadas en la superficie sin necesidad de que lashendiduras hechas con el láser o el lápiz mecánico tengan que ser profundas. El tamañodel dominio dependerá de la distribución de estas tensiones en la superficie. Esimportante tener en cuenta que el rayado de la superficie debe hacerse después delrecocido del acero, porque si se hiciera antes, al recocer las láminas se suavizarían lastensiones conseguidas mediante el rayado

Efecto del rayado mediante láser en las paredes de los dominios de una porción de aceroeléctricamente orientado. A la izquierda antes del rayado. A la derecha después del rayado.

Mediante técnicas ópticas especializadas, como la utilizada para obtener la figuraanterior, se pueden observar los dominios en el acero. Cómo se puede apreciar en lafigura, el tamaño de los dominios se ha reducido gracias al rayado con el láser y en esteejemplo las pérdidas por corrientes de Foucault se han reducido en torno a un 12%