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Configuración del modelo de núcleo con histéresis


©2004 Valentyn Volodin Sitio web de Valentyn Volodin

A diferencia del modelo Jiles–Atherton, que ahora se usa en la mayoría de los simuladores comerciales de SPICE, el modelo de Modelo de núcleo con histéresis LTspice utiliza los parámetros del bucle de histéresis magnética que se enumeran en la Tabla 1.
Tabla 1. Configuración para el modelo de núcleo con histéresis del simulador LTspice
ParámetroDescripciónUnidades
HcFuerza coercitivaА/м
BrInduction residualТл
BsInduction de saturaciónТл

Hyst Ploss Los parámetros del modelo incluidos en la tabla 1 tienen un significado físico simple y comprensible. Además, el modelo de histéresis se distingue por lo de que reproduce de manera bastante adecuada tanto los ciclos de inversión de magnetización limitantes como parciales de los materiales ferromagnéticos.
Sin embargo, a pesar de un conjunto simple y escaso de parámetros, el modelo de histéresis todavía requiere un cierto procedimiento de ajuste. Al modelar un núcleo ferromagnético que opera en campos magnéticos fuertes, es importante que el modelo simule adecuadamente la saturación del núcleo y las pérdidas de reversión de magnetización. Y aquí hay dificultades con la elección de los parámetros. Es que el nivel de la saturación del modelo de histéresis se establece mediante el parámetro Bs, que determina el valor límite al que tiende la inducción, si el campo magnético tiende al infinito (sin tener en cuenta el componente μ0H). El fabricante también indica la inducción de saturación Bs en sus datos de referencia, que, sin embargo, no es un valor límite de inducción. Por lo general, la inducción correspondiente a un campo magnético grande (por ejemplo, 1200 A / m), pero no infinitamente grande, se indica como Bs. El uso de este parámetro para configurar el modelo llevaría al que el modelo se sature antes que el material ferromagnético real.
Los ajustes Hc y Br se usan simultáneamente en el modelo para establecer la histéresis y aproximar la curva de magnetización en la sección con inducción BBr. Sin embargo, en la realidad, las propiedades del material ferromagnético son más importantes cuando se implementa en campos fuertes (la porción de la curva de reversión de magnetización en la región de plegado) en lugar de un campo con inducción BBr. Además, en sus datos de referencia, el fabricante indica los valores de Hc y Br para un caso específico (por ejemplo, para una frecuencia de reversión de magnetización de 10 kHz). El uso de estos parámetros para ajustar el modelo, al menos, dará como resultado que el modelo no simule correctamente las pérdidas de reversión de magnetización si el material ferromagnético se usa a una frecuencia diferente.
Anteriormente, escribí sobre una metodología para seleccionar manualmente las configuraciones para el modelo de histéresis. A pesar de ello, el uso de esta técnica conduce a una gran pérdida de tiempo. La calculadora propuesta le permite evitar malgastar de tiempo y mejorar la precisión de la configuración del modelo. Los datos de origen de esta calculadora son datos de referencia, que generalmente proporcionan los fabricantes.
Por ejemplo, consideramos la ferrita N87 Epcos. Supongamos que vamos a usar esta ferrita en el núcleo del transformador del transformador LLC, donde será magnetizada magnéticamente de -0.2 T a 0.2 T con una frecuencia de 100 kHz. Se supone que la temperatura del núcleo de ferrita alcanzará los 100° C.
En los datos de referencia, el fabricante presenta la forma de bucles de histéresis dinámica para temperaturas de 25° C y 100° C obtenidas a una frecuencia de magnetización inversa de 10 kHz. Seleccionamos un gráfico para una temperatura de 100° C. Como datos iniciales para la calculadora, podemos usar las secciones superior e inferior del ciclo de histéresis. Usamos la sección superior. En esta sección, debemos seleccionar tres puntos y determinar sus coordenadas. El primer punto se encuentra en el punto donde la curva se cruza con el eje de abscisas (B = 0) y, en consecuencia, tiene las coordenadas Hc : B = 0. El segundo punto se encuentra en la región de plegado de la sección superior y tiene las coordenadas Hp : Bp. El tercer punto está ubicado en la región de inducción máxima y tiene las coordenadas Hs : Bs. Definamos las coordenadas de estos puntos del gráfico:
Hc = -16.5 A/m; Hp = 109 A/m: Bp = 0.356 T; Hs = 1200 A/m: Bs = 0.39 T.
A continuación, determinamos las pérdidas para el caso de la inversión de magnetización del núcleo con una frecuencia Floss = 100 kHz, inducción máxima Bm = 0.2 T y una temperatura de 100° C. Usando los datos gráficos del fabricante, estimamos las pérdidas para estas condiciones Ploss = 376 kW / m3.
Ingresamos los datos de origen en las celdas apropiadas de la calculadora y hacemos clic en el botón "Contar". La calculadora proporciona una línea de parámetros del modelo:
Hc=8.9816 Br=0.15745 Bs=0.39433

Entrada de datos

Curvatura:

Hc = A/m A/cm Oersted

Hp = Bp =

Hs = Bs =

Pérdida:

Ploss = kW/m3 W/cm3

Floss = Hz kHz MHz

Bm = T G