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MODELADO DE UN INDUCTOR, CAMPO ELÉCTRICO Y FLUJO MAGNÉTICO
ING. IVAN ILLICH IBARRA MEDINA, ASESOR M.C. MARIO SALVADOR ESPARZA GONZÁLEZ
Estudiante de cuarto semestre de Maestría en Ciencias en Ingeniería Eléctrica con especialidad en Aplicaciones Industriales y
Control. Instituto Tecnológico de Aguascalientes. Av. A. López Mateos No. 1801
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RESUMEN
En este artículo presenta el modelado de un inductor
(bobina) que servirá para la creación de un filtro que
controlará una lámpara de VSAP 150w. El modelado
se realiza con un programa para simulaciones de
elementos magnéticos llamado Maxwell. Se realizan
los estudios del comportamiento del campo eléctrico
y del campo magnético en el núcleo del inductor.
INTRODUCCIÓN
En el presente modelado se realiza el estudio antes
mencionado
para
ver
su
comportamiento
principalmente en el núcleo de ferrita ya que con
anterioridad se han construido bobinas sin realizar
este tipo de análisis y el diseño no era del todo
efectivo por despreciar ese estudio. Este modelado
servirá para hacer un inductor de menor tamaño,
menor peso y mejor comportamiento magnético.
MARCO TEORICO
El campo eléctrico es definido como la fuerza
eléctrica por unidad de carga y es producida por
cargas eléctricas. El campo eléctrico es una cantidad
vectorial y la fuerza de este campo eléctrico es su
magnitud. La unidad de medida del campo eléctrico
en el SI es volts/metro. El campo eléctrico es el
resultado de la siguiente ecuación:
RESULTADOS
Los resultados de las diferentes simulaciones se
presentan a continuación:
Fig. 1. Campo eléctrico
La fig. 1 muestra que el campo eléctrico se concentra
entre el espacio del carrete y el núcleo en su columna
central, debilitándose en las columnas laterales. Entre
la bobina y la columna central el valor del campo
eléctrico es de 2.3954 x 104 V/m.


Q
E
u
4 0 r 2 r
El flujo magnético es una medida de la cantidad de
magnetismo tomando en cuenta la fuerza y la
dirección del campo magnético. El flujo magnético
está definido por el producto entre la densidad de
campo magnético y la superficie que atraviesa. La
unidad del flujo magnético en el SI es el webber. La
ecuación para determinar el flujo magnético es:
  BS
MATERIALES Y MÉTODOS
Las características del inductor al cual se le aplicará
el análisis son:
El núcleo es de ferrita del tipo RM12
La bobina es de 138 uH que en este núcleo resulta
una bobina de 21 vueltas.
Por la bobina del inductor circula una corriente de
4.95 A y tiene una caída de tensión de 40 volts.
Fig. 2. Campo magnético
La fig. 2 muestra la densidad de flujo magnético en la
que se aprecia que el flujo viaja por la trayectoria del
núcleo de ferrita sin que éste se sature como lo hace
el aire. La mayor densidad de flujo se presenta en las
esquinas superiores de la columna central con un
valor de 0.4 teslas; el núcleo de ferrita puede soportar
una densidad de flujo de 0.45 T.
CONCLUSIONES
Este tipo de análisis nos permite ver la forma en que
comportan los parámetros electromagnéticos, y de
acuerdo con los resultados obtenidos, la factibilidad
de construir la bobina y que sus resultados sean
óptimos es correcto.