Como uno de los componentes pasivos básicos, un inductor un papel crucial en las aplicaciones electrónicas, desde arrancar motores hasta suministrar energía a nuestros hogares. Si no estás familiarizado con los inductores, este artículo te proporcionará una visión detallada y respaldada por referencias confiables.
Tabla de contenido
¿Qué es un inductor?
Un inductor es un componente eléctrico de tipo pasivo que consta de una bobina de alambre diseñada para aprovechar la relación entre el magnetismo y la electricidad al inducir un campo magnético dentro de sí mismo o dentro de su núcleo como resultado de la corriente que fluye a través de la bobina de alambre. En otras palabras, un inductor es un dispositivo eléctrico que posee inductancia.
Principio de funcionamiento del inductor.
Un inductor es un dispositivo eléctrico utilizado para almacenar energía eléctrica en forma de campo magnético. Se construye enrollando un alambre en un núcleo. Los núcleos son de material cerámico, hierro o aire. El núcleo puede ser toroidal o en forma de E.
Una bobina que transporta una corriente eléctrica induce un campo magnético alrededor del conductor. La intensidad del campo magnético aumenta si el núcleo se coloca entre la bobina. El núcleo proporciona un camino de baja reluctancia al flujo magnético.
El campo magnético induce un EMF en la bobina que induce una corriente. Y según la ley de Lenz, las causas siempre se oponen a los efectos. Aquí la corriente es la causa y es inducida por el voltaje. Entonces, el EMF se opone al cambio en la corriente que cambia el campo magnético. La corriente que disminuye debido a la inductancia se conoce como reactancia inductiva. La reactancia inductiva aumenta con el aumento del número de vueltas de la bobina.
Construcción de inductores
Un inductor generalmente consta de una bobina de material conductor, generalmente alambre de cobre aislado, envuelto alrededor de un núcleo de plástico (para crear un inductor de núcleo de aire) o material ferromagnético; este último se denomina inductor de “núcleo de hierro”. La alta permeabilidad del núcleo ferromagnético aumenta el campo magnético y lo cierra herméticamente al inductor, aumentando así la inductancia.
La inductancia de un inductor depende en gran medida de varios factores, como el número de vueltas del cable, la distancia entre vueltas, el número de capas de vueltas, el tipo de material del núcleo, su permeabilidad magnética, tamaño, forma, etc.
Símbolo del inductor
Un inductor se caracteriza por un valor de inductancia que es la relación entre el cambio de voltaje (EMF) y la corriente dentro de la bobina. La letra ‘L’ se usa para representar la inductancia y se mide en Henrys, que lleva el nombre de Joseph Henry, un científico estadounidense. La siguiente figura muestra una representación simbólica de un inductor.
Una corriente eléctrica que fluye a través de la bobina crea un campo magnético a su alrededor. Conexión de flujo magnético Fi generada por una corriente dada I depende de la forma geométrica del circuito. Su relación define la inductancia L:
Si la corriente a través del inductor cambia a razón de un amperio por segundo y se produce 1V EMF dentro de la bobina, entonces el valor de la inductancia será 1 henry.
La inductancia del circuito depende de los caminos actuales y la permeabilidad magnética del material cercano. La permeabilidad magnética muestra la capacidad de un material para formar un campo magnético.
Tenga en cuenta que un inductor de valor Henry rara vez se usa en electrónica porque es un valor muy alto en términos de aplicación. Por lo general, en la mayoría de las aplicaciones, se utilizan valores mucho más bajos, como Milli Henry, Micro Henry o Nano Henry.
Diagrama de inductores
Un diagrama de operación y construcción de inductor estándar y genérico se puede demostrar como un alambre de cobre envuelto firmemente sobre un material central. En la imagen a continuación, el cable de cobre está bien envuelto sobre el material del núcleo, lo que lo convierte en un inductor pasivo de dos terminales.
¿Por qué un inductor bloquea CA y no CC?
Para responder a esto, es necesario entender la ley de Lenz. De acuerdo con la ley de Lenz, la dirección de la corriente inducida en un conductor debido a un cambio en el campo magnético es tal que crea un campo magnético que se opone al cambio que lo produjo.
Así que hay dos tipos de aplicaciones. El primero es aplicar CC a través del inductor y el segundo es aplicar CA a través del inductor.
Cuando se aplica una corriente alterna a un inductor, la corriente alterna cambia el flujo de corriente al que se opone el inductor al aumentar la reactancia. Cuanto mayor sea la frecuencia de CA, más rápido cambiará la corriente y mayor será el efecto de bloqueo del inductor.
Pero, en el momento en que se aplica corriente continua a través del inductor, el inductor actúa casi como un cortocircuito con una resistencia muy baja. En corriente continua constante, la tasa de cambio de la corriente es cero, lo que hace que di/dt sea cero. Por lo tanto, no hubo voltaje inducido y el inductor no se opone al flujo de corriente continua.
Aplicación de inductores
Los inductores se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, que son las siguientes:
Circuitos de sintonización
Con la ayuda de un inductor, los circuitos de sintonización pueden seleccionar la frecuencia deseada. Los condensadores de tipo inductor se utilizan en una variedad de dispositivos electrónicos, como circuitos de sintonización de radio, modulación de frecuencia de televisión y selección de asistencia dentro de múltiples canales de frecuencia.
Sensores inductivos
Los sensores de proximidad inductivos tienen un funcionamiento muy fiable y son un sensor sin contacto. La inductancia es el principio principal detrás de esto, donde el campo magnético en la bobina se opondrá al flujo de corriente eléctrica. Se utiliza un mecanismo de sensor de proximidad en los semáforos para detectar la densidad del tráfico.
Dispositivos de almacenamiento de energía
Los inductores pueden almacenar energía durante un período corto porque la energía almacenada como campo magnético desaparecerá cuando se retire la fuente de alimentación. El uso de inductores se puede ver en circuitos de computadora donde se pueden cambiar las fuentes de alimentación.
Motores de inducción
En los motores de inducción, el eje del motor girará debido a la presencia de un campo magnético producido por la corriente alterna. La velocidad del motor se puede fijar de acuerdo con la frecuencia del suministro de la fuente. Se puede controlar el uso de inductores en la velocidad del motor.
Transformadores
Se puede diseñar una combinación de múltiples inductores con un campo magnético común en un transformador. Uno de los principales usos de los transformadores se puede ver en los sistemas de transmisión de energía. Se utilizan para reducir o aumentar la transmisión de energía como transformadores reductores o elevadores.
Filtros inductivos
Se utilizarán como filtros inductores combinados con condensadores. La frecuencia de la señal de entrada que ingresa al circuito está limitada por el uso de estos filtros. A medida que aumenta la frecuencia de suministro, aumenta la impedancia del inductor.
Estranguladores
Como somos conscientes de que cuando la CA fluye a través inductores, creará un flujo de corriente en la dirección opuesta. Esto hace que el inductor sofoque el flujo de CA y pase CC. Este mecanismo se utiliza en una fuente de alimentación donde la alimentación de CA se convierte en CC.
Cuentas de ferrita
Hemos visto perlas de ferrita utilizadas en partes de computadoras y en cables de carga de teléfonos celulares. Los inductores utilizados en las cuentas de ferrita ayudan a reducir la frecuencia de la interfaz de radio que crea el cable.
Relés
Un relé actúa como un interruptor eléctrico. Al usar una bobina inductora en el interruptor, se crea un campo magnético donde el interruptor entra en contacto con la corriente alterna.
¿Por qué un inductor bloquea CA y no CC?
La respuesta a esta pregunta se basa en la ley de Lenz. Cuando se aplica corriente alterna (CA) a un inductor, la corriente cambia constantemente, lo que hace que el inductor se oponga a este cambio. Sin embargo, con la corriente continua (CC), la corriente no cambia, por lo que el inductor no se opone a su flujo.
Conclusión
Los inductores son componentes esenciales en muchos dispositivos y sistemas electrónicos. Al comprender su función y cómo trabajan, podemos diseñar y construir sistemas más eficientes y efectivos. Si te ha parecido útil este artículo, te invitamos a dejar tus comentarios y a compartirlo con otros interesados en el tema.