Un inductor es un elemento pasivo utilizado en circuitos electrónicos para almacenar temporalmente energía eléctrica en forma de flujo magnético o simplemente un campo magnético. La inductancia es la propiedad de una bobina que le permite formar un flujo magnético cuando la corriente fluye a través de ella.
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Cualquier dispositivo que tenga la propiedad de inductancia puede denominarse inductor. Los inductores suelen construirse en forma de bobina que utiliza material de cobre alrededor de un núcleo de material magnético (hierro) o no magnético (como aire).
Los inductores se pueden conectar en configuraciones en serie o en paralelo según el rendimiento requerido por el circuito. Estas combinaciones se utilizan para diseñar redes más complejas. La inductancia total de un circuito depende de cómo estén conectados los inductores en serie o en paralelo.
Además, la forma en que se conectan los inductores de modo que la inductancia de uno no afecte la inductancia del otro también cambia la inductancia total en comparación con el efecto del acoplamiento magnético entre los inductores.
Por lo tanto, los inductores se organizan en combinaciones en serie o en paralelo basándose en la inductancia mutua o el acoplamiento magnético.
Tabla de contenido
inductor conectado en serie
Suponga que no hay acoplamiento entre los inductores conectados en el circuito. Esto significa que no hay líneas de flujo magnético que se acoplen de un inductor a otro y, por lo tanto, no existe ningún flujo magnético mutuo entre las bobinas.
La conexión de dos o más inductores de un extremo a otro se denomina “conexión en serie de inductores. En este caso, los inductores están conectados en serie, lo que aumenta el número efectivo de vueltas del inductor. La conexión en serie de inductores se muestra en la siguiente figura.
Dado que el cambio de corriente a través de cada bobina es el mismo, la inductancia de un inductor conectado en serie se calcula como la suma de las inductancias individuales de cada bobina.
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Esta conexión en serie es similar a la conexión de resistencias conectadas en serie, excepto que la resistencia se reemplaza por un inductor. Si una corriente I fluye en una conexión en serie y las bobinas son L1, L2, etc., entonces la corriente común en el inductor en serie viene dada por:
Itotal = yoL1 = yoL2 = yoL3. . . = yonorte
Si las caídas de voltaje individuales en cada bobina en esta conexión en serie son VL1, VL2, V-L3, etc., entonces la caída de voltaje total VT entre los dos terminales viene dada por:
Vtotal =vL1 +VL2 +VL3…. +Vnorte
Como sabemos que la caída de tensión se puede representar mediante la autoinductancia L, esto significa:
V = Ldi/dt.
Esto también se puede escribir como
LT di/dt = L1 di/dt + L2 di/dt + L3 di/dt +. . . + Ln di/dt
Por tanto, la inductancia total es:
ltotal =L1 +L2 +L3 + ….. + Lnorte
Esto significa que la inductancia total de la conexión en serie es la suma de las inductancias individuales de todos los inductores. La ecuación anterior se aplica si no hay un efecto de inductancia mutua entre las bobinas en esta configuración en serie.
La inductancia mutua de los inductores cambia el valor de la inductancia total en la combinación en serie de inductores.
Supongamos que tenemos dos inductores conectados en serie con una fuente de voltaje alterno que puede producir una corriente variable en el circuito, como se muestra en el diagrama anterior.
Si no hay inductancia mutua en el circuito, la inductancia total viene dada por:
lt =L1 +L2
Es importante tener en cuenta que la inductancia total es siempre mayor que la del inductor más grande en una disposición en serie de inductores.
Ejemplo de conexión en serie de inductores.
Ejemplo 1: si un circuito tiene tres inductores de 60 Henry, 30 Henry y 20 Henry conectados en serie, ¿cuál es la inductancia total en serie?
Sol: Sabemos que la fórmula para la inductancia en serie total L es:total =L1 +L2 +L3 + ….. + Lnorte
Si es L,1 = 60 henrios
l1 = 30 enrique
l1 = 20 enrique
Inductancia total, Ltotal = 60 + 30 + 20 = 110 Enrique.
Inductores conectados en serie entre sí.
Consideremos ahora un inductor conectado de manera que el campo magnético de una bobina afecte a la otra. Cuando dos o más inductores se conectan en serie, la inductancia de un inductor se ve afectada por el campo magnético producido por la otra bobina.
Esto se llama inductancia mutua y la bobina se llama “inductor interconectado”. Esta inductancia mutua puede aumentar o disminuir la inductancia total del circuito en serie.
Los factores que afectan la inductancia mutua de inductores conectados en serie son la distancia entre las bobinas y la orientación de las bobinas.
Los inductores interconectados se pueden combinar en dos tipos.
1) Acoplamiento acumulativo o auxiliar en serie.
2) Acoplamiento diferencial u oposición en serie
Inductor acoplado en serie acumulativo
Si el flujo magnético producido por un inductor está en la misma dirección que la corriente que fluye a través del inductor, se dice que la bobina está “acoplada acumulativamente”.
En este circuito auxiliar en serie o acoplado acumulativamente, la corriente que entra y sale de los terminales de la bobina en cualquier instante está en la misma dirección.
La siguiente figura muestra la conexión de dos inductores en disposición auxiliar en serie.
Cuando la corriente pasa en la misma dirección a través de bobinas acopladas acumulativamente (entre los nodos A y D), la caída de voltaje a través de las bobinas individuales contribuye a la inductancia en serie total.
Sea la autoinductancia de la bobina 1 L1la autoinductancia de la bobina 2 es L2 La inductancia mutua entre la bobina 1 y la bobina 2 es M.
La fem autoinducida en la bobina 1 es:
e1 = –L1 De/Det
La fem mutuamente inducida en la bobina 1 debido al cambio de corriente en la bobina 2 es la siguiente:
eM1 = – Mdi/dt
De manera similar, la fem autoinducida en la bobina 2 es:
e2 = –L2 de/det
La fem mutuamente inducida en la bobina 2 debido al cambio de corriente en la bobina 1 es la siguiente:
eM2 = – Mdi/dt
Por lo tanto, la fem inducida total en el circuito auxiliar en serie viene dada por:
mi = – L1 di/dt–L2 di/dt – 2M di/dt
= – (l1+L2 + 2M) di/dt
En el caso de L.t es la inductancia total del circuito. La fem total inducida es igual a:
mi = – Lt de/det
Sustituyendo en la fórmula anterior, obtenemos:
–Lt di/dt = – (L1+L2 + 2M) di/dt
Por lo tanto, L.t = (l1 +L2 +2M)
Ejemplo de inductores acoplados acumulativamente en serie.
Ejemplo: si dos bobinas con inductancias de 70 mH y 30 mH están conectadas en serie, encuentre la inductancia acumulada total de los inductores conectados en serie. Considere que la inductancia mutua combinada de las dos bobinas es 40 mH.
Sol:
Cuando lo piensas, L.1 = 70 mH
l2 = 30 mH
M=40mH
Aplicando la fórmula acumulativa del inductor conectado, LT = L1 + L2 + 2M
lt = 70 + 30 + 2 (40)
= 100 + 80
=180mH
Por tanto, la inductancia acumulada de la bobina es de 180 milihenrios.
Inductor acoplado diferencialmente en serie
Si los flujos magnéticos producidos por un inductor son en direcciones opuestas, la bobina se conoce como acoplada diferencialmente.
En este acoplamiento diferencial o conexión en serie opuesta, las corrientes que entran o salen de los terminales de la bobina en cualquier instante están en direcciones opuestas.
La siguiente figura muestra la conexión de dos inductores en una disposición en serie opuesta.
En las bobinas acopladas diferencialmente, los campos de flujo magnético pueden ocurrir en direcciones iguales o opuestas. Sea la autoinductancia de la bobina L1, L2 y la inductancia mutua M.
Aquí, la inductancia mutua se suma a la autoinductancia de cada bobina debido a la configuración del circuito.
Por lo tanto, la fem inducida total en el circuito opuesto en serie viene dada por:
mi = – L1 di/dt–L2 di/dt + 2M di/dt
= – (l1+L2 – 2M) di/dt
En el caso de L.t es la inductancia total del circuito. La fem total inducida es igual a:
mi = – Lt De/Det
Sustituyendo en la fórmula anterior, obtenemos:
–Lt di/dt = – (L1+L2 – 2M) di/dt
Por lo tanto, L.t = (l1 +L2 – 2M)
Ejemplo de un inductor acoplado diferencialmente en serie
Ejemplo: si dos bobinas con inductancias de 70 mH y 30 mH están conectadas en serie, encuentre la inductancia diferencial total de los inductores conectados en serie. Considere que la inductancia mutua combinada de las dos bobinas es 40 mH.
Sol:
Cuando lo piensas, L.1 = 70 mH
l2 = 30 mH
M=40mH
Aplicando la fórmula del inductor conectado diferencialmente, LT = L1 + L2 – 2M
lt = 70 + 30 – 2 (40)
= 100 – 80
= 20 mH
Por tanto, la inductancia diferencial de la bobina es de 20 milihenrios.
resumen
- Un inductor es un elemento pasivo utilizado en circuitos electrónicos para almacenar energía en forma de flujo magnético. La inductancia se mide en Henrys.
- La cantidad real de energía perdida debido a la corriente que fluye a través de un circuito se llama “reactancia inductiva”. Se mide en ohmios.Xl = 2 f L
- La autoinductancia es una propiedad de un circuito o bucle eléctrico en el que su propio campo magnético se opone a los cambios de corriente.
- La inductancia mutua es la capacidad de un inductor de inducir una fem en otro inductor colocado muy cerca uno del otro cuando cambia la corriente en el primer inductor.
- La conexión de dos o más inductores de un extremo a otro se denomina “conexión en serie de inductores”. La expresión para la inductancia en serie total es L.t =L1 +L2
- La inductancia total de los inductores conectados en serie es siempre mayor que la del inductor más grande de la serie.
- Si el flujo magnético producido por un inductor está en la misma dirección que la corriente que fluye a través del inductor, se dice que la bobina está “acoplada acumulativamente”. lt =L1 +L2 +2M
- Si los flujos magnéticos producidos por un inductor son en direcciones opuestas, la bobina se conoce como acoplada diferencialmente. lt =L1 +L2 – 2M