Diseño De Una Bobina

Diseño de una bobina

OBJETIVOS

Generales

Realizar una bobina e implementar en un circuito en resonancia RLC

Específicos:

Familiarizarse con el manejo del simulador electrónico “Multisim” ó Proteus adquiriendo destreza en el manejo de la corriente, voltaje, potencia y elementos virtuales que dispone el simulador.

Determinar las condiciones que deben tener los circuitos para que se produzca resonancia, en forma matemática, en el simulador y protoboard.

Adquirir destreza en el uso del concepto de resonancia en circuitos de corriente alterna.

Consultar como crear una bobina

INDUCTOR

Figura 1: Inductores, también llamados bobinas.

Un inductor o bobina es un componente pasivo de un circuito eléctrico que, debido al fenómeno de la autoinducción, almacena energía en forma de campo magnético.

CONSTRUCCIÓN

Un inductor está constituido normalmente por una bobina de conductor, típicamente alambre o hilo de cobre esmaltado. Existen inductores con núcleo de aire o con núcleo hecho de material ferroso (por ejemplo, acero magnético), para incrementar su capacidad de magnetismo.

Los inductores pueden también estar construidos en circuitos integrados, usando el mismo proceso utilizado para realizar microprocesadores. En estos casos se usa, comúnmente, el aluminio como material conductor. Sin embargo, es raro que se construyan inductores dentro de los circuitos integrados; es mucho más práctico usar un circuito llamado "girador" que, mediante un amplificador operacional, hace que uncondensador se comporte como si fuese un inductor.

EL INDUCTOR CONSTA DE LAS SIGUIENTES PARTES:

Devanado inductor: Es el conjunto de espiras destinado a producir el flujo magnético, al ser recorrido por la corriente eléctrica.

Culata: Es una pieza de sustancia ferromagnética, no rodeada por devanados, y destinada a unir los polos de la máquina.

Pieza polar: Es la parte del circuito magnético situada entre la culata y el entrehierro, incluyendo el núcleo y la expansión polar.

Núcleo: Es la parte del circuito magnético rodeada por el devanado inductor.

Expansión polar: Es la parte de la pieza polar próxima al inducido y que bordea al entrehierro.

Polo auxiliar o de conmutación: Es un polo magnético suplementario, provisto o no, de devanados y destinado a mejorar la conmutación. Suelen emplearse en las máquinas de mediana y gran potencia.

También pueden fabricarse pequeños inductores, que se usan para frecuencias muy altas, con un conductor pasando a través de un cilindro de ferrita o granulado.

MODELO MATEMÁTICO DE UNA BOBINA

L=μo*N^2/l*π*R^2

μo=4π*〖10〗^(-7) (N*s^2)/C^2

CÁLCULO DE LA BOBINA

N=15 vueltas

l=18,5mm

D=10,4mm -> R=5,2mm

L=4π*〖10〗^(-7) (N*s^2)/C^2 *〖15〗^2/(18,5mm)*π*〖(5,2mm)〗^2=1,3uH

RESONANCIA RLC

A 1kHz

La fórmula de resonancia RLC es la siguiente:

fo=1/(2π*√(L*C))

Despejando el capacitor:

C=1/(((2π*fo)^2*L) )=1/(((2π*1000Hz)^2*1,3uH) )=19,48mF

Xl=w*L=2π*fo*L=2π*1000Hz*1,3uH=8,16mΩ

Xc=1/(w*C)=1/(2π*fo*C)=1/(2π*1000Hz*19,48mF)=8,16mΩ

I=V/(R1+R2)=3V/1302,4Ω=2,3mA

Voltaje en el capacitor:

Vc=I*Xc=2,3mA*8,16mΩ=18,77uV

Y el voltaje en la bobina con su resistencia interna seria:

Vl=I*(0,4+j8,16mΩ)=2,3mA*0,4=920,19uV

Y el voltaje de la resistencia es:

Vr=I*R=2,3mA*1302Ω=2,9946V

GRÁFICOS EN EXCEL

f xl (ohm) xc (ohm) Z (ohm) I (A) 0,707 Imax Vr (V)

0 0 #¡DIV/0! #¡DIV/0! #¡DIV/0! 0,00162853 #¡DIV/0!

1 8,1681E-06 8,17017162 1302,42563 0,00230339 0,00162853 2,99901962

5 4,0841E-05 1,63403432 1302,40103 0,00230344 0,00162853 2,99907626

10 8,1681E-05 0,81701716 1302,40026 0,00230344 0,00162853 2,99907803

15 0,00012252 0,54467811 1302,40011 0,00230344 0,00162853 2,99907836

20 0,00016336 0,40850858 1302,40006 0,00230344 0,00162853 2,99907848

25 0,0002042 0,32680686 1302,40004 0,00230344 0,00162853 2,99907853

30 0,00024504 0,27233905 1302,40003 0,00230344 0,00162853 2,99907856

100 0,00081681 0,08170172 1302,4 0,00230344 0,00162853 2,99907862

200 0,00163363 0,04085086 1302,4 0,00230344 0,00162853 2,99907862

300 0,00245044 0,02723391 1302,4 0,00230344 0,00162853 2,99907862

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