INDUCTANCIA

INDUCTANCIA

Bobina o Inductor

Es un devanado de hilo conductor en torno a un bastidor, o bien al aire con el cual se obtienen efectos de inductancia.

Inductancia

La inductancia es una medida de oposición de un circuito o dispositivo a un cambio en la corriente. La inductancia para cualquier bobina, independientemente de su forma, tamaño o característica se define por la siguiente ecuación:

donde:

La unidad de inductancia en el S.I es el henry, (H) la cual, de acuerdo con la ecuación anterior es igual a:

Reordenando la ecuación anterior podemos obtener:

De esta manera esta ecuación afirma que una corriente variable en el tiempo en la bobina genera una fem a través. También señala que si la corriente comienza a disminuir en la bobina, la fem autoinducida proporciona una corriente adicional en la misma dirección; por el contrario, si la correinte en la bobina comienza a aumentar, la fem autoinducida genera una corriente en sentido opuesto. En cada caso la fem ( ) actua oponiéndose al cambio en la corriente.

Inductancia de una Bobina

La inductancia de una bobina se puede obtener de la siguiente expresión:

Donde:

La de un dispositivo depende de su geometría. Por ejemplo, la de un solenoide con un núcleo de aire está dada por:

Donde:

Cuando se coloca entre las espiras un metal magnetico la inductancia de la bobina cambia.

Cuando dos bobinas con inductancia L1 y L2 se conectan en serie (separadas por una distancia grande) la inductancia equivalente (Leq) está dada por:

Si dos bobinas con inductancia L1 y L2 respectivamente se conectan en paralelo (separadas por una distancia grande) la inductancia equivalente (Leq) está dada por:

Energía en una bobina

La energía de una bobina esta almacenada en su campo magnético. Para uan bobina que conduce una corriente I, su energía se calcula por:

Por otra parte, la densidad de energía o energía por unidad de volumen en un punto de un campo magnético está dada por:

Autoinducción

Cuando pasa una corriente eléctrica por una bobina, se produce un campo magnético de acuerdo con la ley de Ampere y la bobina queda inmersa dentro de su propio campo magnético. Si la corriente es variable, el campo magnético también lo es y de acuerdo con la ley de inducción de Fraday se induce una corriente en la bobina que se sobrepone a la corriente que género el campo magnético original. A esto se le llama autoinducción.

Inductancia Mutua

El flujo magnético a través de un circuito o bobina puede variar con el tiempo por la presencia de corrientes variables en circuitos o bobinas cercanos, ya que se induce una fem a través de un proceso conocido como inducción mutua.

Se define a la inductancia mutua M21 de la bobina 2 respecto a la bobina 1 como la razón entre N2 ϕ2 y la corriente I1 es decir:

Donde

La inductancia mutua depende de la geometría de ambas bobinas (o circuitos) y de su orientación. La fem inducida en la bobina 2 por la bobina 1 se calcula por:

es decir, la fem inducida por inductancia mutua en una bobina siempre es proporcional la tasa de la corriente en la otra bobina.

Circuito Magnético

En las máquinas eléctricas se utilizan circuitos de materiales ferromagnéticos para conducir los campos eléctricos necesarios para su funcionamiento. El porqué en un material ferromagnético es porque tienen una permeabilidad mucho más alta que el aire o el espacio y por tanto el campo magnético tiende a quedarse dentro del material. Con todo esto lo que disponemos es de un circuito magnético.

Un circuito magnético es un camino cerrado de material ferromagnético sobre el que actúa una fuerza magnetomotriz. Estos circuitos magnéticos pueden ser:

• Homogéneos: Una sola sustancia, sección uniforme y sometida a igual inducción en todo su recorrido.

• Heterogéneos: Varias sustancias, distintas secciones o inducciones, o coincidencia de estas condiciones. Éstos pueden tener o no entrehierros.

En todo circuito magnético se hace necesario saber calcular la inducción magnética que ocasiona una corriente dada, en un arrollamiento determinado y sobre un núcleo de forma, material y dimensiones conocidas; o al revés, saber dimensionar un núcleo y un arrollamiento para producir una inducción magnética determinada.

En el diseño o cálculo de circuitos magnéticos se ha de tener en cuenta:

• Entrehierros mínimos. Menor que 0,03mm se consideran acoplamientos magnéticos, es decir como si fuera continuación del material ferromagnético.

• Trabajar con inducciones magnéticas que no superen el inicio del codo de la curva de magnetización, es decir no saturar el material.

• Reducir el flujo de dispersión que puede

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