Choques de CC: antecedentes y medidas

1, ¿Qué es el sesgo de CC y cuándo se debe probar?

En el contexto de un transformador o inductor, la polarización de CC describe un elemento de corriente constante que se agrega a la señal de CA.
Muchos componentes bobinados deben funcionar con corrientes CC que fluyen a través de ellos y, durante la etapa de diseño, es necesario establecer que el componente funcionará correctamente con la corriente especificada.
Sin embargo, en el caso de las pruebas de producción, es posible confirmar el montaje correcto y, por tanto, el funcionamiento correcto de un componente bobinado, sin aplicar una polarización de CC.

Sin embargo, para mayor confianza, debe verificar con polarización de CC presente, utilizando una unidad de polarización de CC como DC1000A para garantizar el funcionamiento correcto en todas y cada una de las etapas.
El Voltech AT5600 permite la integración de DC1000A y la auditoría automática del rendimiento de DC.

2, aplicaciones de baja y alta corriente

En algunos casos, la corriente de polarización de CC es pequeña (menos de 400 mA).
Como, por ejemplo, en los transformadores de telecomunicaciones donde un devanado está en serie con la corriente de alimentación CC del teléfono.
En otros casos, la corriente de polarización de CC es mucho mayor, como en los inductores utilizados como filtros de salida en fuentes de alimentación:

En todos estos casos, el componente bobinado debe conservar una inductancia especificada con la corriente nominal D fluyendo por el devanado.

3, consideraciones de diseño

Los materiales magnéticos como el hierro y la ferrita generalmente tienen un alto valor de permeabilidad, es decir, una bobina de un número determinado de vueltas tendrá mucha más inductancia que el mismo núcleo en el aire.

Sin embargo, un componente bobinado con un núcleo de alta permeabilidad tiene una curva BH muy pronunciada y, por lo tanto, puede tolerar sólo una corriente de polarización de CC muy pequeña o el núcleo se saturará.

Si el núcleo se satura, la inductancia caerá a un valor muy bajo.

Para fabricar una bobina que funcione con valores más altos de corriente de polarización de CC, es necesario reducir la permeabilidad del núcleo.
Esto se hace introduciendo espacios de aire en el circuito magnético, ya sea mediante el uso de un espaciado físico o mediante el uso de un núcleo hecho de un compuesto de materiales magnéticos y no magnéticos (que proporciona el efecto de espacios de aire).
Los núcleos con espacios de aire tienen una permeabilidad general mucho menor y pueden tolerar corrientes CC mucho mayores antes de saturarse:

4, prueba de polarización de CC

4.1 Núcleos para corrientes de polarización CC pequeñas

Los componentes bobinados para pequeñas corrientes de polarización de CC generalmente se construyen con núcleos que tienen una permeabilidad de media a alta.
El valor de la permeabilidad de dichos núcleos varía de un lote a otro, ya que depende del proceso de fabricación del propio núcleo.
Esta variación da como resultado una amplia tolerancia de la inductancia medida del devanado, lo que se ve en la amplia tolerancia de la constante de inductancia (AL) de las especificaciones principales de los fabricantes.
Esta variación en la inductancia da como resultado la posibilidad de que algunas bobinas puedan tolerar la corriente de polarización de CC especificada y otras no:

La única forma segura de verificar si la bobina puede funcionar con la corriente continua especificada es medir la inductancia. con esta pequeña corriente de polarización de CC fluyendo , se garantiza que la inductancia sea al menos el valor mínimo especificado.
Las pruebas LSB LPB y ZB integradas del AT5600 permiten una polarización de CC de hasta 1 amperio sin la necesidad de una fuente de polarización externa.

4.2 Núcleos para corrientes de polarización CC más grandes

Como se mencionó anteriormente, las bobinas para corrientes de polarización de CC más altas (superiores a aproximadamente 400 mA) tienen un núcleo de baja permeabilidad debido a los espacios de aire.
A medida que aumenta el entrehierro, la permeabilidad y, por lo tanto, la inductancia disminuye, y la capacidad de corriente CC aumenta, como se muestra a continuación para un típico núcleo E de ferrita con entrehierro. (El número de vueltas es el mismo para cada valor).

Siempre que el núcleo no se sature, lo cual se establece durante la fase de diseño, el valor de la inductancia para cualquier transformador será el mismo con o sin polarización de CC aplicada.

Para ilustrar esto, el siguiente gráfico muestra las mediciones de inductancia obtenidas del transformador en la tabla anterior sin polarización de CC, en comparación con el mismo transformador con la polarización de CC especificada aplicada.

Para núcleos con entrehierros más grandes, la permeabilidad y, por lo tanto, la inductancia están determinadas predominantemente por el tamaño del entrehierro y se ven mucho menos afectadas por las variaciones en el material del núcleo.

Esto da como resultado que la variación de la inductancia sea mucho menor con un núcleo con separación, ya que la separación tiene una permeabilidad mucho más constante que el propio material magnético. Por tanto, el valor de la inductancia será predecible dentro de una tolerancia estricta.

Por lo tanto, se deduce que una medición de la inductancia (sin polarización de CC) de dicha bobina proporciona la verificación necesaria de que el núcleo tiene el entrehierro correcto y, por lo tanto, tiene la capacidad de funcionar con la corriente CC especificada.

5, Conclusiones sobre el sesgo de CC

Todos los inductores de CC utilizan núcleos de baja permeabilidad, ya sea hierro en polvo o núcleos de ferrita con un espacio de aire sustancial.

Una baja permeabilidad es esencial para evitar que el núcleo se sature con una gran corriente continua.

La inductancia es una medida de la pendiente de la curva BH.

Un núcleo con alta permeabilidad puede tener una pendiente o un valor de inductancia con una amplia tolerancia.

La baja permeabilidad de los núcleos con entrehierro o de hierro en polvo hace que estos núcleos presenten una inductancia que puede especificarse dentro de límites muy estrictos.

Es esencial durante las pruebas de diseño confirmar que una inductancia de CC exhiba la inductancia adecuada a la corriente CC nominal.

Sin embargo, en las pruebas de producción, algunas bobinas de CC se pueden probar comprobando la inductancia sin polarización de CC, pero al especificar límites estrictos se verificará que el núcleo tenga las vueltas correctas y, por lo tanto, la pendiente correcta para proporcionar la inductancia requerida a la corriente CC especificada. .

6, ver también