Bovinas

c        Son componentes pasivos de dos terminales que generan un flujo magnético cuando se ha

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c        Son componentes pasivos de dos terminales que generan un flujo magnético cuando se hacen circular por ellas una corriente eléctrica.      Se fabrican arrollando un hilo conductor sobre un núcleo de material ferro magnético o al aire.       Su unidad de medida es el Henrio (H) en el Sistema Internacional pero se suelen emplear los submúltiplos mH y mH.       



Sus símbolos normalizados son los siguientes:

1. Bobina

2. Inductancia

3. Bobina con tomas fijas

4. Bobina con núcleo ferro magnético

5. Bobina con núcleo de ferroxcube

6. Bobina blindada

7. Bobina electroimán

8. Bobina ajustable

9. Bobina variable

Existen bobinas de diversos tipos según su núcleo y según tipo de arrollamiento.

!        Su aplicación principal es como filtro en un circuito electrónico, denominándose comúnmente, choques. "      ¢

Permeabilidad magnética (m).- Es una característica que tiene gran influencia sobre el núcleo de las bobinas respecto del valor de la inductancia de las mismas. Los materiales ferro magnéticos son muy sensibles a los campos magnéticos y producen unos valores altos de inductancia, sin embargo otros materiales presentan menos sensibilidad a los campos magnéticos. El factor que determina la mayor o menor sensibilidad a esos campos magnéticos se llama

permeabilidad magnética. Cuando este factor es grande el valor de la inductancia también lo es. ¢

Factor de calidad (Q).- Relaciona la inductancia con el valor óhmico del hilo de la bobina. La bobina será buena si la inductancia es mayor que el valor óhmico debido al hilo de la misma. ã #     El conductor se arrolla sobre un soporte hueco y posteriormente se retira este quedando con un aspecto parecido al de un muelle. Se utiliza en frecuencias elevadas. Una variante de la bobina anterior se denomina solenoide y difiere en el aislamiento de las espiras y la presencia de un soporte que no necesariamente tiene que ser cilíndrico. Se utiliza cuando se precisan muchas espiras. Estas bobinas pueden tener tomas intermedias, en este caso se pueden considerar como 2 o más bobinas arrolladas sobre un mismo soporte y conectadas en serie. Igualmente se utilizan para frecuencias elevadas. $ #       Poseen valores de inductancia más altos que los anteriores debido a su nivel elevado de permeabilidad magnética. El núcleo suele ser de un material ferro magnético. Los más usados son la ferrita y el ferroxcube. Cuando se manejan potencias considerables y las frecuencias que se desean eliminar son bajas se utilizan núcleos parecidos a los de los transformadores (en fuentes de alimentación sobre todo). Así nos encontraremos con las configuraciones propias de estos últimos. Las secciones de los núcleos pueden tener forma de EI, M, UI y L. % #    También se fabrican bobinas ajustables. Normalmente la variación de inductancia se produce por desplazamiento del núcleo. Las bobinas blindadas pueden ser variables o fijas, consisten encerrar la bobina dentro de una cubierta metálica cilíndrica o cuadrada, cuya misión es limitar el flujo electromagnético creado por la propia bobina y que puede afectar negativamente a los componentes cercanos a la misma. & '(      

La bovina es diferente del condensador / capacitor por que almacena energía en forma de campo eléctrico.    )     Al estar la bovina hecha de espiras de cable, el campo magnético circula por el centro del inductor y cierra su camino por su parte exterior.  *     Una característica interesante de las bovina es que se oponen a los cambios bruscos de la corriente que circula por ellas.     Esto significa que a la hora de modificar la corriente que circula por ellos, esta intentará mantener su condición anterior.  #    (   

La bobina es un elemento que reacciona contra los cambios en la corriente a través de ella, generando un voltaje que se opone al voltaje aplicado y es proporcional al cambio de la corriente.  !  

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Esta propiedad se llama inductancia. "    En un Inductor o bobina, se denomina  , , a la relación entre el flujo magnético, de corriente eléctrica.

y la intensidad

ã +(    La inductanciamide el valor de oposición de la bobina al paso de la corriente y se miden en Henrios (H), pudiendo encontrarse valores de Mili Henrios (mH). $ #(    El número de espiras que tenga la bobina (a más vueltas mayorinductancia, o sea mayor valor en Henrios). El diámetro de las espiras (a mayor diámetro, mayor inductancia, o sea mayor valor en Henrios). La longitud del cable de que está hecha la bobina. El tipo de material de que esta hecho el núcleo, si es que lo tiene. %          - En los sistemas de iluminación con lámparas fluorescentes existe un elemento adicional que acompaña al tubo y que comúnmente se llama balastro - En las fuentes de alimentación también se usan bobinas para filtrar componentes de corriente alterna y sola obtener corriente continua en la salida - En muchos circuitos osciladores se incluye un inductor. Por ejemplo circuitos RLC serie o paralelo &     

    

Una bobina ideal en corriente continua se comporta como un cortocircuito (conductor ideal), ya que al ser -. constante, es decir, no varía con el tiempo, no hay autoinducción de ninguna f.e.m.      

   

En corriente alterna, una bobina ideal ofrece una resistencia al paso de la tensión que recibe el nombre de reactancia inductiva, -, cuyo valor viene dado por el producto de la pulsación ( inductancia, L:

) por la

Si la pulsación está en radianes por segundo (rad/s) y la inductancia en henrios (H) la reactancia resultará en ohmios.      

Al igual que las resistencias, las bobinas pueden asociarse en serie (figura 6), paralelo (figura 7) o de forma mixta. En estos casos, y siempre que no exista acoplamiento magnético, la inductancia equivalente para la asociación en serie vendrá dada por:

         Para la asociación en paralelo tenemos:

Para la asociación mixta se procederá de forma análoga que con las resistencias. Si se requiere una mayor comprensión del comportamiento reactivo de un inductor, es conveniente entonces analizar detalladamente la "Ley de Lenz" y comprobar de esta forma cómo se origina una reactancia de tipo inductiva, la cual nace debido a una oposición que le presenta el inductor o bobina a la variación de flujo magnético.          

'              ( /'         0   / La regla es que, para evitar los arcos o las sobretensiones, hay que proteger los circuitos previendo un pasaje para la corriente del inductor cuando el circuito se interrumpe. En el diagrama de la derecha hay un ejemplo de un transistor que controla la corriente en una bobina (la de un relé, por ejemplo). Cuando el transistor se bloquea, la corriente que circula en la bobina carga las capacidades parásitas y la tensión del colector aumenta y puede sobrepasar fácilmente la tensión máxima de la unión colector-base y destruir el transistor. Colocando un diodo como en el diagrama, la corriente encuentra un camino en el diodo y la tensión del colector estará limitada a la tensión de alimentación más los 0,6 V del diodo. El precio funcional de esta protección es que la corriente de la bobina tarda más en disminuir y eso, en algunos casos, puede ser un inconveniente. Se puede disminuir el tiempo si, en lugar de un diodo rectificador, se coloca un diodo zener o Transil.

No hay que olvidar que el dispositivo de protección deberá ser capaz de absorber casi toda la energía almacenada en el inductor.

!    En la bobina el voltaje adelanta a la corriente en 90°. Ver gráfico: Las señales alternas como la corriente alterna (nuestro caso) tiene la característica de ser periódica, esto significa que esta se repite a espacios fijos de tiempo. Si dos señales periódicas iguales están en fase, sus valores máximos y mínimos coinciden. Si una señal se atrasa respecto a otra a tal punto de que estas vuelven a coincidir en estos valores (máximo y mínimo) se dice que el desfase fue de 360°. Desfases intermedios serían de 180° (las ondas están desfasadas en la mitad de su período) y desfase de 90° (las ondas están desfasadas en la cuarta parte de su período). "    - .   El caso de la reactancia inductiva (XL) calculada anteriormente toma en cuenta que el inductor es ideal. En la realidad un inductor tiene asociado una resistencia rL debido al material que de está hecha y también (si tiene un núcleo que no es de aire) una resistencia debido a este núcleo. Esta resistencia (rL) se pone en serie con inductor. ã     ( 1   La relación que existe entre la reactancia XL y la resistencia rL es llamada 23  2/ 45676, donde rL es la resistencia en serie. Tanto Xl como rL dependen de la frecuencia por lo que Q depende de la frecuencia. A menor rL mayor factor de calidad. Tomar en cuenta que el factor de calidad se utiliza para el caso de corriente alterna. $   En electrónica se denomina  a la oposición ofrecida al paso de la corriente alterna por inductores (bobinas) o condensadores y se mide en Ohms. Los otros dos tipos básicos de componentes de los circuitos, transistores y resistores, no presentan reactancia. %       

  0 

Cuando circula corriente alterna por alguno de estos dos elementos que contienen reactancia la energía es alternativamente almacenada y liberada en forma de campo magnético, en el caso de las bobinas, o de campo eléctrico, en el caso de los condensadores. Esto produce un adelanto o atraso entre la onda de corriente y la onda de tensión. Este desfasaje hace disminuir la potencia entregada a una carga resistiva conectada luego de la reactancia sin consumir energía. &    la reactancia inductiva es lo que se opone a la circulación de una corriente variable y justamente aparece por la circulación de esta corriente variable, ya sea alterna o continua pulsante, es de esperar que sus efectos sean más acentuados cuanto mayor sea la concentración de magnetismo en el inductor.   ( 0  0  

Como sabemos que el magnetismo aparece cuando circula una corriente eléctrica, es de suponerse que este magnetismo (y por ende su reacción), sea mayor cuanto mayor sea esta corriente circulante y que del mismo modo mayor será la concentración del magnetismo cuanto más veces la corriente pase por el mismo lugar donde creará el campo magnético o sea cuanto mayor sea la cantidad de las espiras o vueltas que la bobina inductora o inductor posea.        0  El signo de la tensión y de la corriente son los siguientes: si la corriente que entra por la extremidad A del conductor, y que va hacia la otra extremidad, aumenta, la extremidad A es positiva con respecto a la opuesta. Esta frase también puede escribirse al revés: si la extremidad A es positiva, la corriente que entra por A aumenta con el tiempo.   

 

La inductancia siempre es positiva, salvo en ciertos circuitos electrónicos especialmente concebidos para simular inductancias negativas.    

     

Una bobina real en régimen permanente se comporta como una resistencia cuyo valor V será el de su devanado. !   

      

En régimen transitorio, esto es, al conectar o desconectar un circuito con bobina, suceden fenómenos electromagnéticos que inciden sobre la corriente (ver circuitos serie RL y RC). "            El valor de la   que se puede obtener es limitado si el núcleo es de aire. ã )      Para poder incrementar el valor de la   de una bobina se coloca dentro de ella un     de características magnéticas muy especiales, que lo que hacen es reforzar el campo magnético. $ #(    (         El magnetismo del material del núcleo depende de la polarización de "los dominios magnéticos moleculares", cuando el campo magnético que afecta el    cambia continuamente. % )    (         Estos dominios deben poder cambiar su posición para que el núcleo cumpla su objetivo. & #(  (         

  

Los dominios magnéticos podrán o no seguir las variaciones del    dependiendo del material de que está hecho el núcleo. Si esta variación del campo magnético no puede ser seguida el núcleo pierde su razón de ser y lo dominios moleculares se desordenan, quedando el núcleo despolarizado magnéticamente.  #(    (  8 )     

El material magnético que se utiliza como      depende de la frecuencia a la que se baya a trabajar.  +(   9       Estos tipos de núcleos se emplean para trabajar a frecuencias muy bajas.  +(   9       Estos son para trabajar a frecuencias de 10 hertz (Hz) y algunos kilohertz (Khz).  +(   9   

   

Estos se utilizan para trabajar a frecuencias arriba de cientos de Kilohertz y hasta varios cientos de Megahertz (MHz). !   8    En este momento el campo magnético que estaba en estado estable colapsa y se induce una FEM en el inductor que intenta mantener el flujo de corriente que antes había y así intentar evitar el colapso del campo magnético. "  

 

      

Para poder crear el campo magnético en el inductor, la fuente debe de haber realizado un trabajo, para el cual necesita potencia. La potencia entregada por la fuente es igual a la multiplicación de la corriente entregada por la fuente que circula por la tensión de la misma. ã    



Esta potencia es transferida al circuito y la potencia en el circuito se obtiene multiplicado la corriente por la tensión creada por el inductor (y que se opone a la tensión de la fuente) mientras el campo magnético aumenta. $     

   

Cuando el campo se vuelve constante, la tensión en la bobina (tensión inducida) desaparece pues toda la energía ya está almacenada. %        La tensión inducida en la bobina se opone a la tensión aplicada (tensión de la fuente) , impidiendo que el valor de la corriente aumente rápidamente cuando se cierra el circuito o sea se está aplicando el escalón. (Ver en el gráfico anterior como aumenta la corriente). !& :(  

       

La amplitud de la tensión inducida es proporcional a la velocidad de cambio de la corriente.

  

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