En ingeniería eléctrica, Una bobina es componente importante de conjuntos o dispositivos eléctricos. Las bobinas se incluyen en los denominados componentes eléctricos pasivos. A menudo se les conoce como inductores o estranguladores.
BOBINA
Una bobina es un conductor (alambre, generalmente alambre de cobre esmaltado o alambre trenzado de alta frecuencia) que se forma en una o más vueltas. La disposición del devanado, su diámetro y el material del núcleo determinan la inductancia y otras propiedades de la bobina.
ESTRUCTURA, DESIGNACIONES DE COMPONENTES
Una clásica es un alambre enrollado alrededor de un cuerpo sólido (cuerpo de la bobina). Este cuerpo no tiene por qué estar presente. Si falta el cuerpo de bobinado o si está hecho de material no magnético, se habla de bobinas de núcleo de aire en el sentido mecánico o eléctrico.
El cuerpo de la bobina principalmente solo sirve para estabilizar mecánicamente el cable y, a diferencia del núcleo de la bobina, no tiene influencia magnética.
Las bobinas tienen una cierta inductancia; esta inductancia puede ser su propósito real (por ejemplo, bobinas de choque, bobinas de filtro) o simplemente una propiedad secundaria (por ejemplo, transformadores, imanes de tracción, bobinas de relé).
Además del alambre enrollado y el cuerpo de la bobina, la bobina a menudo tiene un núcleo (bobina) (ver más abajo) en el interior para aumentar la inductancia. La palabra carrete indica el diseño (como un carrete de hilo).
FUNCIONALIDAD
Una propiedad de las bobinas es su inductancia. Para aumentar la inductividad, el conductor eléctrico (cable de la bobina) se une al cuerpo de la bobina con tantas vueltas como sea posible.
Debido al enlace magnético (enlace de flujo) de los devanados individuales entre sí, debido a la disposición espacialmente cercana de los devanados individuales, la inductancia de las bobinas devanadas aumenta como el cuadrado del número de vueltas.
Al duplicar el número de vueltas con las mismas dimensiones geométricas, se cuadriplica la inductancia.
Si una corriente que cambia con el tiempo fluye a través del cable de la bobina, se crea un flujo magnético que cambia con el tiempo alrededor del conductor eléctrico. Cualquier cambio en la corriente genera un voltaje autoinducido en los extremos del conductor eléctrico.
Esta tensión se dirige de tal manera que contrarresta su causa (regla de Lenz). Un aumento en la tasa de cambio de la corriente conduce a un aumento en el voltaje, lo que contrarresta la corriente. El factor de proporcionalidad entre la corriente que cambia con el tiempo a través del conductor y el voltaje de autoinducción resultante se denomina inductancia.
Además de la inductancia, las bobinas reales también tienen otras propiedades eléctricas generalmente indeseables, como la resistencia eléctrica o las capacitancias parásitas.
Estructura de alambre
Si, por otro lado, una estructura hecha de un alambre enrollado largo debe tener una inductancia particularmente baja, esta estructura debe enrollarse bifilar con un alambre que corra en la dirección opuesta.
Los flujos magnéticos opuestos casi se cancelan entre sí. Este método se utiliza, por ejemplo, para algunas resistencias bobinadas con el fin de obtener resistencias con una inductancia «parásita» particularmente baja.
CAMPO MAGNÉTICO Y FLUJO DE CORRIENTE
El siguiente lema se puede utilizar para determinar qué extremo de una bobina forma un polo norte magnético y qué extremo forma un polo sur cuando una corriente continua fluye a través de él (la dirección técnica de la corriente, es decir, del polo positivo al negativo, debe ser utilizado como la dirección de la corriente):
- Si observas un extremo de la bobina y la corriente eléctrica fluye a su alrededor en el sentido de las agujas del reloj, se crea un polo sur magnético allí.
- Si observas un extremo de la bobina y la corriente eléctrica fluye a su alrededor en el sentido contrario a las agujas del reloj, se crea un polo norte magnético allí.
NÚCLEOS DE BOBINA
Los núcleos de bobina tienen la función de aumentar o reducir la inductancia de la bobina. El aumento de la inductancia logrado por un núcleo magnético conduce a una reducción del número de vueltas o de la longitud del conductor necesaria para un cierto valor de inductancia y, por tanto, a una reducción de la resistencia eléctrica interferente de la bobina.
Los núcleos hechos de conductores eléctricos como el cobre o el aluminio, que reducen la inductancia al desplazar el campo, se utilizan para sintonizar bobinas.
BOBINA CON NÚCLEO DE HIERRO
Si se inserta un núcleo de hierro en una bobina, sus propiedades ferromagnéticas aumentan la permeabilidad y, por tanto, también la densidad de flujo magnético en la bobina. Se produce una magnetización de saturación del núcleo por encima de una cierta densidad de flujo dependiente del material.
Debido a que el hierro del núcleo es un conductor eléctrico, una corriente fluye en una bobina con un núcleo de hierro en el núcleo de hierro a través del cual fluye una corriente alterna, lo que se denomina corriente parásita.
La corriente parásita es menor si el núcleo no está hecho de una pieza de hierro, sino de una pila de láminas de hierro que están aisladas entre sí, por ejemplo, por una capa de laca. La corriente de Foucault se evita por completo mediante un núcleo de bobina hecho de material no conductor de la electricidad, como ferritas o polvo prensado.
NÚCLEOS EN BOBINAS DE ALTA FRECUENCIA
Por lo general, se utiliza un núcleo hecho de polvo magnético prensado (núcleo de polvo) o ferrita para este propósito. Para filtrar interferencias de alta frecuencia, se utilizan bobinas toroidales o bobinas de núcleo toroidal, entre otras cosas.
En las bobinas sintonizables, se utilizan núcleos de ferrita con un hilo: la inductancia de dicha bobina se puede aumentar o disminuir atornillándola o desenroscándola. Si una bobina de RF tiene un núcleo de aluminio (u otro material conductor de electricidad) para la alineación, atornillar el núcleo reducirá la inductancia.
Esto se debe a que el núcleo actúa como un devanado secundario en cortocircuito de un transformador. Si lo hace más profundo, el campo magnético de la bobina se desplazará.
