Hay diferentes tipos de inductores disponibles según los tamaños y clasificaciones. Sus tamaños físicos varían desde tamaños diminutos hasta el enorme transformador, según la potencia que se maneja y la frecuencia de CA que se usa. Como uno de los componentes básicos utilizados en electrónica , los inductores se utilizan ampliamente en áreas de aplicación mucho más amplias como control de señal, eliminación de ruido, estabilización de voltaje, electrónica de potencia equipos, operaciones de automóviles, etc. Hoy en día, la mejora de las técnicas de diseño de inductores mejora el rendimiento significativo en el resto del circuito.
Tipos de inductores
Diferentes tipos de inductores.
Un componente electrónico diverso utilizado en una amplia gama de aplicaciones requiere varios tipos de inductores. Estos son de diferentes formas, tamaños, incluidos los inductores de alambre enrollado y multicapa. Los diferentes tipos de inductores incluyen inductores de alta frecuencia, inductores de línea de alimentación o inductores de potencia e inductores para circuitos generales. La diferenciación de los inductores se basa en el tipo de devanado y en el núcleo utilizado.
Inductores de núcleo de aire
Inductor de núcleo de aire
En este tipo de inductor, el núcleo está completamente ausente. Estos inductores ofrecen una ruta de alta reluctancia para el flujo magnético, por lo tanto, menos inductancia. Los inductores de núcleo de aire tienen bobinas más grandes para producir densidades de flujo más altas. Se utilizan en aplicaciones de alta frecuencia, incluidos receptores de radio y televisión.
Inductores ferromagnéticos o de núcleo de hierro
Inductor de núcleo de hierro
Debido a su mayor permeabilidad magnética, estos tienen una alta propiedad de inductancia. Estos son inductores de alta potencia pero con capacidad de frecuencia limitada debido a la histéresis y las pérdidas por corrientes parásitas.
Diseños de transformadores son los ejemplos de este tipo.
Inductores de núcleo de ferrita
Inductores de núcleo de ferrita
Estos son los diferentes tipos de inductores que ofrecen ventajas de menor costo y bajas pérdidas en el núcleo a altas frecuencias. La ferrita es una cerámica de óxido de metal basada en una mezcla de óxido férrico Fe2O3. Las ferritas blandas se utilizan para la construcción del núcleo para reducir las pérdidas por histéresis.
Inductores de núcleo toroidal
Inductores de núcleo toroidal
En estos inductores, se enrolla una bobina en un formador circular toroide. La fuga de flujo es muy baja en este tipo de inductor. Sin embargo, se requieren máquinas bobinadoras especiales para diseñar este tipo de inductor. A veces, el núcleo de ferrita también se usa para disminuir las pérdidas en este diseño.
Inductores a base de bobina
Inductores a base de bobina
En este tipo, la bobina se enrolla en la bobina. Los diseños de inductores bobinados varían ampliamente en términos de potencia nominal, niveles de voltaje y corriente, frecuencia de operación, etc. Estos se utilizan principalmente en fuentes de alimentación conmutadas y aplicaciones de conversión de energía.
Inductores multicapa
Inductores multicapa
Un inductor multicapa contiene dos patrones de bobinas conductoras que están dispuestas en dos capas en la parte superior de un cuerpo multicapa. Las bobinas están conectadas eléctricamente de manera consecutiva en serie a dos patrones de bobinas conductoras más dispuestos en la parte inferior del cuerpo multicapa. Se utilizan principalmente en sistemas de comunicaciones móviles y aplicaciones de supresión de ruido.
Inductores de película fina
Inductores de película fina
Estos son completamente diferentes de los inductores convencionales tipo chip enrollados con alambre de cobre. En este tipo, los inductores diminutos se forman utilizando un procesamiento de película delgada para crear el inductor de chip para alta frecuencia aplicaciones, que van desde aproximadamente nano Henry.
¿Cómo funciona el inductor?
Un inductor a menudo se conoce como resistencia de CA. Resiste los cambios en la corriente y almacena energía en forma de campo magnético. Son de construcción simple y consisten en bobinas de alambre de cobre enrolladas en un núcleo. Este núcleo puede ser magnético o aéreo. Se pueden utilizar diferentes tipos de inductores en aplicaciones avanzadas como transferencia de energía inalámbrica .
Trabajo de inductor
Los núcleos magnéticos pueden ser núcleos toroidales o de tipo E. Para este núcleo se utilizan materiales como cerámica, ferrita y hierro en polvo. La bobina que transporta la corriente eléctrica produce el campo magnético alrededor del conductor. Se producen más líneas magnéticas si el núcleo se coloca dentro de la bobina, siempre que se utilice una alta permeabilidad del núcleo.
El campo magnético induce EMF en la bobina, lo que da como resultado un flujo de corriente. Según la ley de Lenz, la corriente inducida se opone a la causa, que es el voltaje aplicado. Por lo tanto, el inductor se opone al cambio en la corriente de entrada que conduce al cambio en el campo magnético. Esta reducción del flujo de corriente debido a la inducción se denomina reactancia inductiva. La reactancia inductiva aumentará si se incrementa el número de vueltas en la bobina. También almacena la energía como campo magnético a través de procesos de carga y descarga y libera la energía mientras cambia el circuito. Campos de aplicación de inductores incluyen circuitos analógicos, procesamiento de señales, etc.
Factores que afectan la inductancia de un inductor
La capacidad de producir líneas magnéticas se conoce como inductancia. La unidad estándar de inductancia es Henry. La cantidad de flujo magnético desarrollado o inductancia de diferentes tipos de inductores depende de cuatro factores básicos que se analizan a continuación.
- Número de vueltas en una bobina
Si el número de vueltas es mayor, se produce una mayor cantidad de campo magnético, lo que resulta en más inductancia. Menos vueltas dan como resultado menos inductancia.
- Material del núcleo
Si el material utilizado para el núcleo tiene alta permeabilidad, mayor será la inductancia de un inductor. Esto se debe a que los materiales de alta permeabilidad ofrecen el camino de baja reluctancia al flujo magnético.
- Área de sección transversal de la bobina
Una mayor área de sección transversal da como resultado una mayor inductancia porque esto ofrece menos oposición al flujo magnético en términos de área.
- Longitud de la bobina
Cuanto más larga sea la bobina, menos será la inductancia. Esto se debe a que, para una determinada cantidad de campo, la fuerza de oposición al flujo magnético es mayor.
El inductor fijo no permite al usuario variar la inductancia una vez diseñado. Pero es posible variar la inductancia usando inductores variables variando el número de vueltas en un momento dado o variando el material del núcleo dentro y fuera de la bobina.
Pérdida de potencia en un inductor
La potencia disipada en el inductor se debe principalmente a dos fuentes: el núcleo del inductor y los devanados.
Diferentes núcleos de inductores
Núcleo del inductor: La pérdida de energía en el núcleo del inductor se debe a la histéresis y las pérdidas por corrientes parásitas. El campo magnético aplicado al material magnético aumenta, llega al nivel de saturación y luego disminuye. Pero mientras disminuye, no sigue la ruta original. Esto provoca las pérdidas por histéresis. Un valor más pequeño del coeficiente de histéresis de los materiales del núcleo da como resultado bajas pérdidas por histéresis.
El otro tipo de pérdida de núcleo es la pérdida por corrientes parásitas. Estas corrientes parásitas se inducen en el material del núcleo debido al cambio de velocidad del campo magnético de acuerdo con la ley de Lenz. Las pérdidas por corrientes de Foucault son mucho menores que las pérdidas por histéresis. Estas pérdidas se minimizan mediante el uso de materiales de bajo coeficiente de histéresis y núcleo laminado.
Bobinados inductores
Bobinados inductores: En los inductores, las pérdidas ocurren no solo en el núcleo, sino también en los devanados. Los devanados tienen su propia resistencia. Cuando la corriente pasa por estos devanados, se producen pérdidas de calor (I ^ 2 * R) en los devanados. Pero a medida que aumenta la frecuencia, la resistencia al bobinado aumenta debido al efecto piel. El efecto piel hace que la corriente se concentre en la superficie del conductor que en los centros. Entonces, el área efectiva del área de transporte de corriente disminuye.
También las corrientes parásitas inducidas en los devanados hacen que la corriente sea inducida en los conductores vecinos, lo que se denomina efecto de proximidad.
Debido a los conductores superpuestos en las bobinas, el efecto de proximidad hace que la resistencia del conductor aumente más que en el caso del efecto piel. Las pérdidas de bobinados se reducen con las tecnologías de bobinado avanzadas como bobinados de alambre en forma de lámina y de alambre litz.
Espero que mi artículo haya sido informativo e intrigante. Así que aquí tienes una pregunta básica: ¿Cuál es el papel de los inductores en los circuitos eléctricos?
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