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Electrónica Online

Inductor

inductor bobina

He recibido algunos correos electrónicos con la pregunta “¿Qué es un inductor?”. Y me he dado cuenta de que es una muy buena pregunta. Porque es un componente algo extraño.

En términos simples, un inductor no es más que una bobina de alambre.

Hay diferentes tipos de inductores disponibles según los tamaños y sus clasificaciones. El tamaños físico de un Inductor varía desde pequeños hasta enormes transformadores, dependiendo de la potencia que se maneja y la frecuencia de CA que se utiliza.

Como uno de los componentes básicos utilizados en electrónica, los inductores se utilizan ampliamente en áreas de aplicación como control de señales, eliminación de ruido, estabilización de voltaje, equipos electrónicos de potencia, operaciones de automóviles, etc. Hoy en día, la mejora de las técnicas de diseño de inductores mejora el rendimiento significativo en el resto del circuito.

¿Qué es un Inductor Eléctrico?

Un inductor, también llamado bobina, choque o reactor, es un componente eléctrico pasivo de dos terminales que se opone a los cambios bruscos de corriente y almacena energía en un campo magnético cuando la corriente eléctrica fluye a través de él. El símbolo eléctrico de un inductor es L.

Estos son de construcción simple, y consisten en bobinas de alambre de cobre enrolladas en un núcleo. Este núcleo puede ser magnético o de aire. Se pueden usar diferentes tipos de inductores en aplicaciones avanzadas como la transferencia inalámbrica de energía.

¿Cómo Funcionan los Inductores?

Cualquier cable por el que circule corriente tiene un pequeño campo magnético a su alrededor.

Cuando se enrolla el cable en una bobina, el campo se hace más fuerte.

Si enrolla el cable alrededor de un núcleo magnético, como el acero o el hierro, obtendrá un campo magnético aún más fuerte.

Así se crea un electroimán.

inductor definicion

El campo magnético alrededor del inductor depende de la corriente. Por lo tanto, cuando la corriente cambia, el campo magnético cambia.

Cuando el campo magnético cambia, se crea una tensión a través de los terminales del inductor que se opone a este cambio.

¿Cómo Funciona un Inductor en un Circuito?

Si estás aprendiendo electrónica, la primera pregunta importante es: ¿Qué hace el inductor en un circuito?

Un inductor resistirá los cambios de corriente.

En el circuito de abajo, tienes un LED y un resistor en serie con un inductor. Y hay un interruptor para encender y apagar la energía.

como funciona un inductor en un circuito

Sin el inductor, éste sería un circuito de LED normal y el LED se encendería inmediatamente al accionar el interruptor.

Pero el inductor es un componente que resiste los cambios de corriente.

Cuando el interruptor está apagado, no hay flujo de corriente. Cuando se enciende el interruptor, la corriente comienza a fluir. Eso significa que hay un cambio en la corriente que el inductor resistirá.

Así que en lugar de que la corriente pase de cero a máxima de inmediato, aumentará gradualmente hasta su corriente máxima.

(La corriente máxima de este circuito lo fijan el resistor y el LED).

Como la corriente decide la intensidad de la luz del LED, el inductor hace que el LED se desvanezca en lugar de encenderse instantáneamente.

funcionamiento de un inductor

Nota: Necesitarías un inductor muy grande para poder ver el desvanecimiento del LED en el circuito de arriba. No es algo para lo que usarías un inductor. Pero utilízalo como imagen mental de lo que hace el inductor en un circuito.

¿Qué Ocurre Cuando se Desconecta el Inductor?

El inductor también se resiste a que la corriente se desconecte instantáneamente. La corriente no dejará de fluir en el inductor en un instante.

Así que cuando se desconecta la corriente, el inductor intentará continuar el flujo de corriente.

Para ello, aumenta rápidamente la tensión en sus terminales.

De hecho, aumenta tanto que puedes obtener una pequeña chispa a través de los pines de tu interruptor.

concepto de inductor

Esta chispa hace posible que la corriente siga fluyendo (¡por el aire!) durante una fracción de segundo hasta que el campo magnético alrededor del inductor se haya roto.

Por eso es habitual colocar un diodo en sentido inverso a través de la bobina de un relé o un motor de corriente continua. De esta manera, el inductor puede descargarse a través del diodo en lugar de crear altas tensiones y chispas en el circuito.

Características de un Inductor Eléctrico

  • Un inductor se caracteriza por su inductancia, que es la relación entre la tensión y la tasa de cambio de la corriente.
  • En el Sistema Internacional de Unidades (SI), la unidad de inductancia es el henry (H), llamado así por el científico estadounidense del siglo XIX Joseph Henry. En la medición de circuitos magnéticos, equivale a weber/amperio.
  • Los inductores tienen valores que suelen oscilar entre 1 µH (10-6 H) y 20 H.
  • Muchos inductores tienen un núcleo magnético de hierro o ferrita dentro de la bobina, que sirve para aumentar el campo magnético y, por tanto, la inductancia.
  • Junto con los condensadores y resistores, los inductores son uno de los tres elementos de circuito lineal pasivo que componen los circuitos electrónicos.
  • Los inductores se utilizan ampliamente en los equipos electrónicos de corriente alterna (CA), especialmente en los equipos de radio.
  • Se utilizan para bloquear la CA y permitir el paso de la CC; los inductores diseñados para este fin se denominan choques.
  • También se utilizan en los filtros electrónicos para separar las señales de diferentes frecuencias, y en combinación con los condensadores para hacer circuitos sintonizados, utilizados para sintonizar receptores de radio y televisión.

¿En qué Aplicaciones se Utilizan los Inductores?

No es tan común ver inductores discretos en los típicos circuitos de ejemplo para principiantes. Así que si estás empezando, probablemente no te los encuentres todavía.

Pero son muy comunes en las fuentes de alimentación. Por ejemplo, para crear un convertidor buck o boost. Y son comunes en los circuitos de radio para crear osciladores y filtros.

Mediante el uso de inductores, los circuitos sintonizados pueden seleccionar la frecuencia deseada. Los dispositivos electrónicos, como los circuitos de sintonización de radio y televisión, utilizan tipos de condensadores junto con el inductor. Éste modifica la frecuencia y ayuda a seleccionar dentro de varios canales de frecuencia.

Los sensores de proximidad inductivos son muy fiables en su funcionamiento y no tienen contacto. Su principio fundamental es la inductancia, que es el campo magnético de la bobina que se opone al flujo de la corriente eléctrica. El mecanismo de los sensores de proximidad se utiliza en los semáforos para detectar la densidad del tráfico.

Sin embargo, lo que se encuentra con mucha más frecuencia son los electroimanes. Y son básicamente inductores. Los encontrará en casi todo lo que se mueve a partir de la electricidad. Como relés, motores, solenoides, altavoces y más.

Los inductores controlan la velocidad del motor. El eje del motor girará debido al campo magnético producido por la corriente alterna. Se puede fijar la velocidad del motor en función de la frecuencia de la alimentación de la fuente.

Y un transformador es básicamente dos inductores enrollados alrededor del mismo núcleo. Se utilizan para disminuir o aumentar la transmisión de potencia como transformadores reductores o elevadores.

Se puede utilizar una combinación de inductores y condensadores como filtros. La frecuencia de la señal de entrada al entrar en el circuito se limita con el uso de estos filtros. A medida que aumenta la frecuencia de alimentación, la impedancia del inductor también aumenta.

Factores que afectan la inductancia de un inductor

La capacidad de producir líneas magnéticas se denomina inductancia. La unidad estándar de inductancia es Henry. La cantidad de flujo magnético desarrollado o la inductancia de diferentes tipos de inductores depende de cuatro factores básicos que se analizan a continuación.

Número de vueltas en una bobina

Si el número de vueltas es mayor, se produce una mayor cantidad de campo magnético, lo que resulta en más inductancia. Menos vueltas resultan en menos inductancia.

Material del núcleo

Si el material utilizado para el núcleo tiene alta permeabilidad, más será la inductancia de un inductor. Esto se debe a que los materiales de alta permeabilidad ofrecen el camino de baja reluctancia al flujo magnético.

Área transversal de la bobina

Una mayor área de sección transversal da como resultado una mayor inductancia porque esto ofrece menos oposición al flujo magnético en términos de área.

Longitud de la bobina

Cuanto más larga sea la bobina, menos será la inductancia. Esto se debe a que, para una cantidad dada del campo, la fuerza de oposición al flujo magnético es mayor.

El inductor fijo no permite al usuario variar la inductancia una vez que está diseñado. Pero es posible variar la inductancia usando inductores variables, variando el número de vueltas en un momento dado o variando el material del núcleo dentro y fuera de la bobina.

Pérdida de potencia en un inductor

La potencia disipada en el inductor se debe principalmente a dos fuentes: el núcleo del inductor y los devanados.

Núcleo del inductor

La pérdida de energía en el núcleo del inductor se debe a la histéresis y a las pérdidas por corrientes parásitas. El campo magnético aplicado al material magnético aumenta, pasa al nivel de saturación y luego disminuye. Pero mientras disminuye, no traza el camino original. Esto provoca pérdidas por histéresis. Un valor más pequeño del coeficiente de histéresis de los materiales del núcleo da como resultado bajas pérdidas de histéresis.

El otro tipo de pérdida central es la pérdida por corrientes parásitas. Estas corrientes parásitas se inducen en el material del núcleo debido al cambio de velocidad del campo magnético de acuerdo con la ley de Lenz. Las pérdidas por corrientes parásitas son mucho menores que las pérdidas por histéresis. Estas pérdidas se minimizan mediante el uso de materiales de bajo coeficiente de histéresis y núcleo laminado.

Devanado inductor

En los inductores, las pérdidas se producen no solo en el núcleo, sino también en los devanados. Los devanados tienen su propia resistencia. Cuando la corriente pasa a través de estos devanados, se producirán pérdidas de calor (I^2*R) en los devanados. Pero con el aumento de la frecuencia, la resistencia del devanado aumenta debido al efecto pelicular. El efecto pelicular hace que la corriente se concentre en la superficie del conductor que en los centros. Entonces, el área efectiva de la zona de conducción de corriente disminuye.

También las corrientes parásitas inducidas en los devanados provocan que se induzca la corriente en los conductores vecinos, lo que se denomina efecto de proximidad.

Debido a la superposición de los conductores en las bobinas, el efecto de proximidad hace que la resistencia del conductor aumente más que en el caso del efecto pelicular. Las pérdidas de los devanados se reducen con las tecnologías avanzadas de devanados, como los devanados de alambre en forma de lámina y litz.

Espero que mi artículo haya sido informativo e intrigante. Si quieres aprender cómo funcionan los demás componentes electrónicos, continúa con los componentes básicos de la electrónica.

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