Bobinas

BOBINAS
INDICE
1. Bobinas.....................................................................................................................Pag 3
1.1 Construción........................................................................................................Pag 3
2. Circuito RL en Corriente Continua...........................................................................Pag 4
3. Bobinas en corriente alterna......................................................................................Pag 4
4. Electromagnetismo....................................................................................................Pag 5
4.1 Campo Magnético...............................................................................................Pag 5
4.2 Flujo Magnético..................................................................................................Pag 5
4.3 Reluctancia Magnética........................................................................................Pag 5
4.4 Ley de Lenz........................................................................................................Pag 6
4.5 Histéresis.............................................................................................................Pag 6
4.6 Corriente de foucault..........................................................................................Pag 7
5. Aplicaciones y utilidades de las bobinas...................................................................Pag 8
5.1 Relé.....................................................................................................................Pag 8
5.2 Motor..................................................................................................................Pag 8
5.3 Alternador...........................................................................................................Pag 8
5.4 Transformador.....................................................................................................Pag 9
5.4.1
Tipos de transformadores.........................................................................Pag 9
5.4.1.1 Según su aplicaciones..................................................................Pag 9
5.4.1.2 Según su construcción.................................................................Pag 10
6. Vocabulario...................................................................................................................Pag 11
7. Bibliografia...................................................................................................................Pag 12
1. Bobinas
Un inductor o bobina es un componente pasivo de un circuito eléctrico que, debido al
fenómeno de la autoinducción, almacena energía en forma de campo magnético.
La bobina se presenta compuesta por una espira de alambres enrollados, haciendo que el
campo magnético circule en el centro de la bobina, la creación de este campo magnético
se opone a los cambios bruscos de la corriente eléctrica.
Unidad de medida Henrios (H)
1.1 Construción
Está constituido usualmente por una cabeza hueca de una bobina de material
conductor, típicamente alambre o hilo de cobre. Existen inductores con núcleo de
aire o con núcleo sólido, para incrementar su capacidad de magnetismo entre la
Intensidad.
-Con nucleo de aire: 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.
-Con núcleo sólido: 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 ferro cube. se utilizan en
los circuitos sintonizadores de aparatos de radio en las gamas de onda media y larga.
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.
2. Circuito RL en Corriente continua (C.C)
El circuito serie RL (figura 1) tiene un
comportamiento similar en cuanto a su
respuesta en corriente y en tensión,
respectivamente. Al cerrar el interruptor S
en el circuito serie RL, la bobina crea una
fuerza electromotriz (f.e.m.) que se opone
a la corriente que circula por el circuito,
denominada por ello fuerza
contraelectromotriz.
Como consecuencia de ello, en el mismo
instante de cerrar el interruptor (t0 en la
figura 2) la intensidad será nula e irá
aumentando exponencialmente hasta
alcanzar su valor máximo. Si a
continuación, en el mismo instante de
abrir S (t2 en la figura 2) se hará corto
circuito en la red RL, el valor de Io no
desaparecería instantáneamente, sino que
iría disminuyendo de forma exponencial
hasta hacerse cero (de t2 a t3).
3. Bobinas en corriente alterna (C.A)
En corriente alterna, una bobina ideal ofrece una resistencia al paso de la corriente que
recibe el nombre de reactancia inductiva( XL)cuyo valor viene dado por el producto de la
pulsación (
) por la inductancia(L). Lo que quiere decir que:
Si la pulsación está en radianes por segundo (rad/s) y la inductancia en henrios (H) la
reactancia resultará en ohmios.
Al conectar una CA senoidal v (t) a una bobina aparecerá una corriente i (t), también
senoidal, esto es, variable, por lo que, como se comentó más arriba, aparecerá una fuerza
contraelectromotriz, -e (t), cuyo valor absoluto puede demostrase que es igual al de v (t).
4. Electromagnetismo
El electromagnetismo es una rama de la Física que estudia y unifica los fenómenos
eléctricos y magnéticos en una sola teoría. Es una teoría de campos; es decir, las
explicaciones y predicciones que provee se basan en magnitudes físicas vectoriales
dependientes de la posición en el espacio y del tiempo. El electromagnetismo describe los
fenómenos físicos macroscópicos en los cuales intervienen cargas eléctricas en reposo y
en movimiento, usando para ello campos eléctricos y magnéticos.
4.1 Campo magnético
El campo magnético es una región del espacio en la cual una carga eléctrica puntual
de valor que se desplaza a una velocidad, sufre los efectos de una fuerza que es
perpendicular y proporcional tanto a la velocidad como al campo, llamada inducción
magnética o densidad de flujo magnético.
Un campo magnético tiene dos fuentes que lo originan. Una de ellas es una corriente
eléctrica de conducción, que da lugar a un campo magnético estático. Por otro lado
una corriente de desplazamiento origina un campo magnético variante en el tiempo,
incluso aunque aquella sea estacionaria.
4.2 Flujo magnético
El flujo magnético, representado con la letra griega Φ, es una medida de la cantidad
de magnetismo, y se calcula a partir del campo magnético, la superficie sobre la cual
actúa y el ángulo de incidencia formado entre las líneas de campo magnético y los
diferentes elementos de dicha superficie. La unidad de flujo magnético en el Sistema
Internacional de Unidades es el weber y se designa por Wb.
4.3 Reluctancia magnética
La reluctancia magnética de un material, es la resistencia que éste posee al verse
influenciado por un campo magnético. Se define como la relación entre la fuerza
magnetomotriz (f.m.m.) y el flujo magnético.
La reluctancia R de un circuito magnético uniforme se puede calcular como:
4.4 Ley de Lenz
Los estudios sobre inducción electromagnética nos indican que en un conductor que
se mueva cortando las líneas de campo de un campo magnético se produciría un
voltaje inducido y si se tratase de un circuito cerrado se produciría una corriente
inducida. Lo mismo sucedería si el flujo magnético que atraviesa al conductor es
variable.
La Ley de Lenz nos dice que los voltajes inducidos serán de un sentido tal, que se
opongan a la variación del flujo magnético que las produjo. Esta ley es una
consecuencia del principio de conservación de la energía.
La polaridad de un voltaje inducido es tal, que tiende a producir una corriente, cuyo
campo magnético se opone siempre a las variaciones del campo existente producido
por la corriente original.
El flujo de un campo magnético uniforme a través de un circuito plano viene dado
por:
4.5 Histéresis
La histéresis es la tendencia de un material a conservar una de sus propiedades, en
ausencia del estímulo que la ha generado.
histéresis magnética si al magnetizar un ferromagneto éste mantiene la señal
magnética tras retirar el campo magnético que la ha inducido. También se puede
encontrar el fenómeno en otros comportamientos electromagnéticos, o los elásticos.
La histéresis magnética es el fenómeno que permite el almacenamiento de
información en los imanes de los discos duros o flexibles de los ordenadores: el
campo induce una magnetización en el pequeño imán, que se codifica como un 0 o
un 1. Esta codificación permanece en ausencia de campo, y puede ser leída
posteriormente, pero también puede ser invertida aplicando un campo en sentido
contrario.
Se produce histéresis al someter al núcleo a un campo creciente, los imanes
elementales giran para orientarse según el sentido del campo. Al decrecer el campo,
la mayoría de los imanes elementales recobran su posición inicial, sin embargo, otros
no llegan a alcanzarla debido a los rozamientos moleculares conservando en mayor o
menor grado parte de su orientación forzada, haciendo que persista un magnetismo
remanente que obligue a cierto retraso de la inducción respecto de la intensidad de
campo.
Las pérdidas por histéresis representan una pérdida de energía que se manifiesta en
forma de calor en los núcleos magnéticos. Con el fin de reducir al máximo estas
pérdidas, los núcleos se construyen de materiales magnéticos de características
especiales.
La pérdida de potencia es directamente proporcional al área de la curva de histéresis.
4.6 Corriente de Foucault
La corriente de Foucault es un fenómeno eléctrico descubierto por el físico francés
León Foucault en 1851. Se produce cuando un conductor atraviesa un campo
magnético variable, o viceversa. El movimiento relativo causa una circulación de
electrones, o corriente inducida dentro del conductor. Estas corrientes circulares de
Foucault crean electroimanes con campos magnéticos que se oponen al efecto del
campo magnético aplicado (ver Ley de Lenz). Cuanto más fuerte sea el campo
magnético aplicado, o mayor la conductividad del conductor, o mayor la velocidad
relativa de movimiento, mayores serán las corrientes de Foucault y los campos
opositores generados.
En los núcleos de bobinas y transformadores se generan tensiones inducidas debido a
las variaciones de flujo magnético a que se someten aquellos núcleos. Estas tensiones
inducidas son causa de que se produzcan corrientes parásitas en el núcleo (llamadas
corrientes de Foucault), que no son óptimas para la buena eficiencia eléctrica de éste.
5. Aplicaciones y utilidades de las bobinas
5.1 Relé
El relé o relevador es un dispositivo electromecánico, que funciona como un
interruptor controlado por un circuito eléctrico en el que, por medio de una bobina y
un electroimán, se acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o
cerrar otros circuitos eléctricos independientes.
Dado que el relé es capaz de controlar un circuito de salida de mayor potencia que el
de entrada, puede considerarse como un amplificador eléctrico.
5.2 Motor
Un motor es la parte de una máquina capaz de transformar cualquier tipo de energía
(eléctrica, de combustibles fósiles, ...), en energía mecánica capaz de realizar un
trabajo. En los automóviles este efecto es una fuerza que produce el movimiento.
Los motores están constituidos normalmente por un rotor sobre el que van aplicados
distintos imanes permanentes y por un cierto número de bobinas excitadoras
bobinadas en su estator.
Las bobinas son parte del estator y el rotor es un imán permanente. Toda la
conmutación (o excitación de las bobinas) deber ser externamente manejada por un
controlador.
5.3 Alternador
Un alternador es una máquina eléctrica capaz de transformar energía mecánica en
energía eléctrica, generando una corriente alterna mediante inducción
electromagnética.
Los alternadores están fundados en el principio de que en un conductor sometido a
un campo magnético variable se crea una tensión eléctrica inducida cuya polaridad
depende del sentido del campo y su valor del flujo que lo atraviesa.
Un alternador consta de dos partes fundamentales, la bobina, que es el que crea el
campo magnético y el inducido que es el conductor el cual es atravesado por las
líneas de fuerza de dicho campo magnético.
5.4 Transformador
Se denomina transformador a una máquina eléctrica que permite aumentar o
disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la
frecuencia. La potencia que ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal,
esto es, sin pérdidas, es igual a la que se obtiene a la salida. Las máquinas reales
presentan un pequeño porcentaje de pérdidas, dependiendo de su diseño, tamaño, etc.
Los transformadores son dispositivos basados en el fenómeno de la inducción
electromagnética y están constituidos, en su forma más simple, por dos bobinas
devanadas sobre un núcleo cerrado de hierro dulce o hierro silicio. Las bobinas o
devanados se denominan primario y secundario según correspondan a la entrada o
salida del sistema en cuestión, respectivamente.
La razón de transformación (m) del voltaje entre el bobinado primario y el
secundario depende de los números de vueltas que tenga cada uno. Si el número de
vueltas del secundario es el triple del primario, en el secundario habrá el triple de
tensión.
5.4.1 Tipos de transformadores
5.4.1.1
Según sus aplicaciones

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

Transformador elevador/reductor de voltaje
Transformador de aislamiento
Transformador de alimentación
Transformador trifásico
Transformador de pulsos
Transformador de línea o flyback
Transformador con diodo dividido
Transformador de impedancia
Estabilizador de tensión
Transformador híbrido o bobina híbrida
Transformador electrónico
Transformador de frecuencia variable
 Transformadores de medida
5.4.1.2
Según su construcción






Autotransformador
Transformador toroidal
Transformador de grano orientado
Transformador de núcleo de aire
Transformador de núcleo envolvente
Transformador piezoeléctrico
6. Vocabulario

La autoinducción: es el fenómeno por el que una corriente eléctrica que varía en
el tiempo en un circuito eléctrico produce en el mismo circuito otra fuerza
electromotriz inducida que se opone a la variación de la fuerza electromotriz.

Macroscópico: Que puede apreciarse a simple vista sin necesidad de microscopio.

El ferromagnetismo: es un fenómeno físico en el que se produce ordenamiento
magnético de todos los momentos magnéticos de una muestra, en la misma
dirección y sentido.

Magnetismo remanente: Es el nivel de inducción magnética aun existente en una
sustancia ferromagnética después de someterla a la acción de una campo
magnético. Es el responsable de los fenómenos de histéresis magnética.
7. Bibliografia
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http://miarmando23173.blogspot.com/2008/08/componentes-electronicos.html
http://es.wikipedia.org/wiki/Inductor
http://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_el%C3%A9ctrico#Circuito_serie_RL
http://es.wikipedia.org/wiki/Electromagnetismo
http://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9tico
http://es.wikipedia.org/wiki/Reluctancia_magn%C3%A9tica
http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_lenz
http://es.wikipedia.org/wiki/Hist%C3%A9resis
http://es.wikipedia.org/wiki/Corrientes_de_Foucault
http://es.wikipedia.org/wiki/Rele
http://es.wikipedia.org/wiki/Motor
http://es.wikipedia.org/wiki/Alternador
http://es.wikipedia.org/wiki/Transformador