O que é saturação em um indutor

Ouvi muitas vezes que "o núcleo não é grande o suficiente para lidar com a corrente e atingirá a saturação". O que é saturação e por que é ruim atingi-la?

inductor inductance saturation

— Skyler
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Nem sempre é uma coisa ruim. Por exemplo, um magnetômetro fluxgate não funcionaria sem saturação.

— Phil Frost

Além disso, os pós-reguladores mag-amp nas fontes de alimentação de comutação dependem do controle do ponto de saturação de um indutor para regular posteriormente o ciclo de trabalho do trem de pulsos, para obter uma boa regulação cruzada em enrolamentos não regulados.

— Adam Lawrence

São os x turnos atuais que são demais para o núcleo. 1A com dez turnos satura tanto quanto 10A com um turno. Você também precisa levar em consideração o comprimento do campo magnético através do núcleo. Quanto maior o comprimento, menor a intensidade do campo magnético, H é. H = amp * voltas / comprimento

— Andy aka

Por que essa pergunta não tem uma resposta aceita?

— Daniel Tork

Respostas:

A resposta do Rawbrawb não explica o mecanismo real pelo qual a saturação ocorre, o que é bastante fácil de entender:

Isso ajuda a entender primeiro como os materiais geram campos magnéticos. Uma maneira simples de pensar nisso é como cada átomo é um pequeno laço de corrente que gera um campo magnético.

Um material magnético possui um grande número desses loops. Esses loops tendem a se alinhar em "domínios magnéticos", que são áreas microscópicas onde todos os loops estão alinhados. Em um material não magnetizado, as direções dos domínios são distribuídas aleatoriamente e, portanto, não há campo magnético líquido.

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A aplicação de um campo magnético a um material ferromagnético começará a alinhar os domínios magnéticos, resultando em um campo magnético "induzido" a partir do material. Aumentar o campo magnético aplicado aumentará a quantidade que os domínios magnéticos estão alinhados e, assim, aumentará o campo magnético induzido. Isso geralmente é muito não linear. Em algum momento, o campo magnético aplicado alinha TODOS os domínios e não é mais possível aumentar o campo magnético do material. Este estado é conhecido como "saturação".

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— Skaevola
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Com certeza você quer dizer que os domínios magnéticos são _micro_scopic. Ou, você tem realmente bons olhos :)

— Phil Geada

Haha, boa captura

— Skaevola

A imagem é de NdFeB, um ímã permanente. No NdFeB, os domínios magnéticos têm o tamanho de um cristal: cada cristal é um domínio magnético. A fotografia é uma fotografia dos cristais de metal no NdFeB, pois não há maneira direta de fotografar domínios magnéticos. Nos ímãs macios, os cristais são muito maiores (visíveis aos olhos) e, não magnetizados, os domínios magnéticos são muito menores que os cristais. Quando ímãs moles são magnatised, os domínios magnéticos alinhados crescer até o tamanho dos cristais, e os domínios não alinhados encolher

— david

Para entender isso, você precisa primeiro entender o papel da permeabilidade nos campos magnéticos. Quando você possui um material em um campo magnético com maior permeabilidade, ele intensifica o campo. Portanto, um dispositivo que tenha um material de alta permeabilidade terá uma indutância maior que o mesmo, mas sem o material. Essa é uma boa propriedade, pois permite que você tenha componentes de maior valor em menos volume.

_{(fonte: material-sys.com )}

Geralmente, há um limite para a intensidade do campo magnético que esses materiais podem suportar. Os mecanismos de como eles perdem (ou diminuem) sua permeabilidade diferem de acordo com o material. Mas há um limite acima do qual a permeabilidade diminui. É nesse ponto (Hm, Bm) que se diz que o material está saturado, o que é uma boa analogia de como a água satura um pano. Exceto neste caso, o trapo geralmente perde a capacidade de reter um pouco da água que já absorveu, portanto não é uma analogia exata.

Existem dois perigos principais disso:

O valor da indutância ou indutância de ligação não segue uma boa relação, portanto os parâmetros sob os quais o circuito é projetado podem mudar (se essa saturação não for intencional). Mas alguns projetos de circuitos dependem de seu efeito para realizar seus papéis.
Em alguns materiais, a permeabilidade cai muito. O que isso significa é que as linhas de campo magnético existentes agora precisam encontrar um lugar para estar e, como resultado, elas "saem" do material principal, suportando rapidamente o volume ao redor do dispositivo. Essas linhas de campo em rápida expansão podem interferir com outros dispositivos magnéticos e também são uma fonte de interferência eletromagnética (EMI).

Os indutores de ar têm valores de indutância muito mais baixos, mas também não apresentam esse efeito de saturação.

— espaço reservado
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