Los 4 Tipos De Bobinas Más Usadas En La Electrónica

Una bobina, inductor, solenoide o auto inductancia, es un componente común en ingeniería eléctrica y electrónica. Una bobina consiste en un devanado de un cable conductor, tal vez alrededor de un núcleo de material ferromagnético. A continuación te mostraremos los tipos de bobinas más usados en la electrónica, sus elementos, componentes y aplicaciones:

Tipos de Bobinas más usadas en la electrónica
Tipos de Bobinas más usadas en la electrónica

Definiciones de los tipos de bobinas

Los tipos de bobinas vienen con cables en espiral, usados para crear inductores para los circuitos eléctricos o unos flujos magnéticos cuando la corriente los cruza, o para responder a un flujo magnético cambiante. La impedancia eléctrica de los diferentes tipos de bobinas aumenta con la frecuencia

Los físicos franceses con frecuencia lo llaman “bobina de inductancia” o, más frecuentemente e incorrectamente, “inductancia“. Sin embargo, el término inductancia se usa normalmente para denotar el valor en Henry de la impedancia de la bobina. El término bobina también puede referirse a un sistema diseñado para producir altos voltajes.

Tipos de Bobinas más usados

A continuación te mencionaremos los tipos de bobinas:

1. Bobina de dispositivo tensor de carrete

  • Es un cuádruplo que aprovecha el fenómeno de la inducción electromagnética para generar un pulso bajo un voltaje muy alto. Es uno de los componentes esenciales de los motores de encendido por chispa.
Bobina de dispositivo tensor de carrete
Bobina de dispositivo tensor de carrete

Principios

Es una fuente de alimentación conmutada del tipo Flyback, es decir dos circuitos acoplados magnéticamente, uno de los cuales, llamado devanado de bajo voltaje, que tiene pocas vueltas está conectado a la fuente de alimentación, mientras que el otro está conectado en uso Este segundo devanado tiene muchas más vueltas y con mayor frecuencia lleva el nombre de devanado de alto voltaje.

La operación se realiza en dos etapas:

  • El primero, la fase de acumulación: la energía magnética se almacena previamente en el devanado de bajo voltaje hasta que la cantidad de energía alcanza un valor óptimo que depende del número de vueltas y del circuito magnético.
  • La segunda, la Fase de Restitución: cuando el interruptor abre abruptamente el circuito primario, la energía magnética acumulada que no puede sufrir discontinuidad, obliga al nacimiento de una corriente en el segundo devanado bajo un voltaje igual al producto del voltaje primario por la razón del número de vueltas.

2. Bobina planas

Los tipos de bobina plana de alta calidad vienen en un tipo de construcción blindado, de montaje en superficie (SMT). El cable rectangular de sección transversal enrollada en una bobina helicoidal le da una alta capacidad de corriente en un perfil bajo. El material del núcleo es típicamente hierro en polvo con los beneficios asociados de saturación suave y bajo ruido.

Bobina planas
Bobina planas

3. Bobina de sombreado

Estas son otros tipos de bobinas llamadas de sombreado o anillo de sombreado, es un solo (o algunos) giro de conductor eléctrico (generalmente cobre o aluminio) ubicado en la cara del conjunto o armadura del imán. El flujo magnético alterno principal induce corrientes en la bobina Frager. Entonces, estas corrientes inducidas crean un flujo magnético auxiliar. Este flujo auxiliar está desfasado del flujo principal.

El propósito de la aguja del difusor o de la bobina de sombreado es proporcionar un campo magnético de fase variable considerable (en azul) para mantener el contactor encendido cuando el flujo de la bobina principal (en rojo) pasa por cero, evitando la vibración no deseada y la destrucción mecánica del imán y contactos de potencia.

La propiedad de propiedad permite sellar la armadura cuando el flujo principal cae a cero (por ejemplo, 100 (o 120) veces / segundo con 50 (o 60) ciclos de CA). Sin este anillo de sombreado, la armadura tenderá a abrirse cada vez que el flujo principal pase por cero y cree ruido, calor y daños mecánicos en las caras del imán (por ejemplo, reduciendo el rebote del relé o los contactos de potencia y la vibración)

Bobina de sombreado
Bobina de sombreado

4. Bobina de calentamiento HCE / HE (eléctrica)

Otro de los tipos de bobinas se conocen como: bobinas de calentamiento HCE / HE. La bobina se usa para aumentar la temperatura del aire de suministro. La bobina puede controlarse mediante el sistema de control EXact- / EXact2 o suministrarse para la conexión a un sistema de control de terceros. La bobina se suministra sin aislamiento.

Bobina de calentamiento HCE / HE (eléctrica)
Bobina de calentamiento HCE / HE (eléctrica)

Recomendación

Siempre se recomienda el uso de la batería de calentamiento como parte del sistema de protección contra heladas del intercambiador de calor, lo que garantiza un funcionamiento continuo incluso en climas muy fríos.

Usos de los diferentes tipos de bobinas

Todos los tipos de bobinas se pueden utilizar para varias funciones y te las mencionamos a continuación:

  • Asegurar la supresión de interferencia de un suministro eléctrico o una señal analógica, entonces los tipos de bobinas juegan el papel de impedancia.
  • Acortar una antena.
  • Sintonizar un circuito en impedancia.
  • Crear un filtro para una frecuencia o banda de frecuencia específica.
  • Suavizar corrientes directas o controlar el crecimiento de corrientes en sistemas electrónicos de potencia.

Otra forma de uso de los diferentes tipos de bobinas es almacenar energía electromagnética (magnética en este caso) en la forma:

  • W = 1/2 L.iˆ2.

Es necesario mientras su resistencia es particularmente baja. De hecho, la energía se almacena por completo en el campo magnético en el núcleo de los distintos tipos de bobinas. En comparación, la energía electromagnética se almacena puramente en el campo eléctrico de un condensador, otro tipo de componente del circuito. Las bobinas superconductoras, llamadas SMES (Superconducting Magnet Energy Storage) se utilizan para esta aplicación.

  • Las bobinas pueden usarse como un interruptor controlado para la regulación magnética.
  • Los balastos magnéticos y electrónicos para el alumbrado de lámparas de descarga (lámparas fluorescentes, lámparas de haluro de metal, etc.).

El dipolo de la bobina

Una bobina es un término genérico en electricidad para designar un dipolo que consiste en una a una amplia variedad de vueltas de alambre alrededor de un núcleo. Este núcleo puede estar vacío o estar hecho de un material que facilite la inducción magnética (material ferromagnético, para aumentar el valor de la inductancia). También se puede cerrar, con o sin espacio de aire, para formar un circuito magnético cerrado.

En el caso de los tipos de bobinas con núcleos magnéticos, el valor máximo de la corriente prescrita por el fabricante no debe superarse en valor instantáneo. Si se excede, incluso particularmente breve, existe el riesgo de “saturar” el circuito magnético, lo que provoca una disminución en el valor de la inductancia que puede conducir a una sobre carga.

Por lo tanto, es un dipolo eléctrico autoinductivo más o menos lineal que se caracteriza esencialmente por su inductancia, pero también por una resistencia eléctrica (la del cable utilizado, a priori débil), pero el principal responsable de las pérdidas.

Modelos de los tipos de bobinas reales

La perfecta es modelada por un auto bobina de inductancia denotado generalmente L. A continuación te mostraremos los modelos de los distintos tipos de bobinas:

Los modelos de los tipos de bobinas (específicamente si están enrolladas alrededor de un material ferromagnético) son un dipolo complejo con muchos parámetros y también el asiento de fenómenos físicos, algunos de los cuales son la causa de la no linealidad (por ejemplo, fenómenos de histéresis).

Modelos de dipolo
Modelos de dipolo

Modelos dipolo

Los modelos de los diferentes tipos de bobinas más simples y más utilizadas son los correspondientes a la asociación de una inductancia y una resistencia:

Modelo de la serie

Consiste en la asociación en serie de una inductancia y una resistencia:

Corresponde a la siguiente ecuación

  • U = Ls di/dt + rs.i

Modelo paralelo

Consiste en la asociación en paralelo de una inductancia y una resistencia:

Corresponde a la siguiente ecuación

  • i = 1/Lp. ∫t udt + u/rp

Equivalencia entre los dos modelos

En el régimen sinusoidal de frecuencia f y pulsación ω, los dos modelos anteriores son equivalentes e intercambiables siempre que:

  • rp = rs(1+Q^2)
  • Lsw((1+Q^2)/Q^2) o bien Lpw= Lsw (1+Q^2)

Con  Q = L(s^W)/ (rs)=rp/L_ (p^W) factor de calidad de la bobina.

Tres modelos dipolo (H4)

Para los modelos de los tipos de bobinas anteriores, a veces es esencial agregar un condensador en paralelo con el conjunto para tener en cuenta los efectos capacitivos que aparecen entre los giros. Este valor de capacidad es particularmente bajo, pero se vuelve predominante a una frecuencia particularmente alta.

Relación entre voltaje y corriente

El voltaje uB en los límites de la bobina y la intensidad i de la corriente están vinculados por la ecuación diferencial:

  • u=L d_i/d_t +r_i

Donde L es la inductancia de la bobina yr es su propia resistencia (en el caso de una bobina ideal, r = 0).

Comportamiento de una bobina sometida a un paso de tensión.

Cuando la bobina se somete repentinamente a un voltaje constante E con una resistencia r en serie, la ecuación diferencial admite la solución:

  • i=E/r (1-e^(-t/r) ),

Donde t=L/r es la constante de tiempo de la bobina.

Cuando la bobina se hace alrededor de un núcleo ferromagnético sin espacio de aire, los fenómenos de saturación magnética e histéresis conducen a no linealidades en el comportamiento de la bobina: cuando se somete a un voltaje sinusoidal, la intensidad de la corriente que La cruz no es puramente sinusoidal. Estas no linealidades son particularmente complejas de tener en cuenta. Con frecuencia se pasan por alto como una primera aproximación en los cálculos que respetan las tradiciones.

Fórmulas habituales para el cálculo teórico de los distintos tipos de bobinas.

Construcción Formula Dimensiones
Bobina de aire L= μ0N^2.S/l L = inductancia en Henry (H)

μ0=constante magnética = 4 π × 10-7 Hm -1

N = número de vueltas

S = sección de la bobina en metros cuadrados (m  2)

l = longitud de la bobina en metros (m)

Bonina de núcleo magnético L= μ0 μrN^2.S/l L = inductancia en Henry (H)

μ0=constante magnética = 4 π × 10-7 Hm -1

μr= permeabilidad elativa  efectiva  del  material magnético.

N= número de vueltas

S=  sección  efectiva  del  núcleo magnético en metros cuadrados (m2)

l = longitud efectiva del núcleo magnético en metros (m)

Código de color de los tipos de bobinas

Para marcar el valor de la inductancia de una bobina, a veces se usa un código de color estandarizado.

Código de color para bobinas según IEC 62-1974

Color 1. Anillo 2. Anillo 3. Anillo multiplicador 4. Anillo de tolerancia
No ± 20%
Verde 10-2 µH ± 10%
Oro 10-1 µH ± 5%
Negro 0 0 10 0 µH
Castaño 1 1 10 1 µH
Rojo 2 2 10 2 µH
Naranja 3 3 10 3 µH

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