Entender un inductor y está funcionando

El inductor es uno de los principales componentes pasivos de la electrónica. Los componentes pasivos básicos de la electrónica son resistencias, condensadores e inductores. Los inductores están estrechamente relacionados con los condensadores, ya que ambos utilizan un campo eléctrico para almacenar energía y ambos son dos componentes terminales pasivos. Pero los condensadores y los inductores tienen diferentes propiedades de construcción, limitaciones y uso.

El inductor es un componente de dos terminales que almacena energía en sus campos magnéticos. También se conoce como bobina o estrangulador. Bloquea cualquier cambio en la corriente que fluye a través de él.

El inductor se caracteriza por el valor de inductancia, que es la relación entre el voltaje (EMF) y el cambio de corriente dentro de la bobina. La unidad de inductancia es Henry. Si el flujo de corriente a través de un inductor cambia a razón de un amperio por segundo y se produce 1 V de EMF dentro de la bobina, entonces el valor de la inductancia será 1 Henry.

En Electrónica, el inductor con un valor de Henry rara vez se usa, ya que es un valor muy alto en términos de aplicación. Por lo general, en la mayoría de las aplicaciones se utilizan valores mucho más bajos como Milli Henry, Micro Henry o Nano Henry.

Símbolo	Valor	Relación con Henry
mH	Milli Henry	1/1000
uH	Micro Henry	1/1000000
Nueva Hampshire	Nano Henry	1/1000000000

El símbolo de un inductor se muestra en la siguiente imagen:

El símbolo es una representación de cables trenzados, lo que significa que los cables están construidos para convertirse en una bobina.

Construcción de inductor

Los inductores se forman utilizando cables de cobre aislados que se forman además como una bobina. La bobina puede ser de diferentes formas y tamaños y también se puede envolver en un tipo diferente de materiales.

La inductancia de un inductor depende en gran medida de múltiples factores, como el número de vueltas del cable, el espaciado entre las vueltas, el número de capas de vueltas, el tipo de materiales del núcleo, su permeabilidad magnética, tamaño, forma, etc.

Existe una gran diferencia entre el inductor ideal y los inductores reales reales que se utilizan en los circuitos electrónicos. El inductor real no solo tiene inductancia, sino que también tiene capacitancia y resistencia. Las bobinas envueltas estrechamente producen una cantidad medible de capacitancia parásita entre las vueltas de la bobina. Esta capacitancia adicional, así como la resistencia del cable, altera los comportamientos de alta frecuencia de un inductor.

Los inductores se utilizan en casi todos los productos electrónicos, algunas aplicaciones de bricolaje del inductor son:

• Detector de metales
• Detector de metales Arduino
• transmisor FM
• Osciladores

¿Cómo funciona un inductor?

Antes de seguir hablando, es importante comprender la diferencia entre dos terminologías, campo magnético y flujo magnético.

Durante el flujo de corriente a través del conductor, se genera un campo magnético. Estas dos cosas son linealmente proporcionales. Por lo tanto, si aumenta la corriente, el campo magnético también aumentará. Este campo magnético se mide en la unidad SI, Tesla (T). Ahora bien, ¿qué es el flujo magnético ? Bueno, es la medida o cantidad del campo magnético que pasa a través de un área específica. Magnetic Flux también tiene una unidad en el estándar SI, es Weber.

Entonces, a partir de ahora, hay un campo magnético a través de los inductores, producido por la corriente que fluye a través de él.

Para comprender mejor, es necesario comprender la ley de inductancia de Faraday. Según la ley de inductancia de Faraday, el EMF generado es proporcional a la tasa de cambio del flujo magnético.

VL = N (dΦ / dt)

Donde N es el número de vueltas y Φ es la cantidad de flujo.

Construcción de un inductor

La construcción y el funcionamiento de un inductor estándar y genérico se puede demostrar como un cable de cobre envuelto firmemente a través de un material de núcleo. En la imagen de abajo, el alambre de cobre está envuelto estrechamente a través de un material del núcleo, lo que lo convierte en un inductor pasivo de dos terminales.

Cuando la corriente fluya a través del cable, el campo electromagnético se desarrollará a través del conductor y se generará fuerza electromotriz o EMF dependiendo de la tasa de cambio del flujo magnético. Entonces, el enlace de flujo será Nɸ.

Se dice que la inductancia del inductor de bobina enrollada en un material de núcleo es

µN ² A / L

donde N es el número de vueltas

A es el área de la sección transversal del material del núcleo

L es la longitud de la bobina

µ es la permeabilidad del material del núcleo, que es una constante.

La fórmula del EMF trasero generado es

Vemf (L) = -L (di / dt)

En el circuito, si se aplica una fuente de voltaje al inductor mediante un interruptor. Este interruptor puede ser cualquier cosa como transistores, MOSFET o cualquier tipo de interruptor típico que proporcione la fuente de voltaje al inductor.

Hay dos estados de los circuitos.

Cuando el interruptor está abierto, no se producirá ningún flujo de corriente en el inductor y la tasa de cambio de corriente es cero. Entonces, el EMF también es cero.

Cuando el interruptor está cerrado, la corriente desde la fuente de voltaje al inductor comienza a aumentar hasta que el flujo de corriente alcanza el valor máximo de estado estable. En este tiempo, el flujo de corriente a través del inductor aumenta y la tasa de cambio de corriente depende del valor de la inductancia. Según la ley de Faraday, el inductor genera EMF de vuelta que permanece hasta que la CC entra en un estado estable. Durante el estado estable no hay cambio de corriente en la bobina y la corriente simplemente pasa a través de la bobina.

Durante este tiempo, un inductor ideal actuará como un cortocircuito ya que no tiene resistencia, pero en una situación práctica, la corriente fluye a través de la bobina y la bobina tiene una resistencia y capacitancia.

En el otro estado, cuando el interruptor se cierra nuevamente, la corriente del inductor desciende rápidamente y nuevamente hay un cambio en la corriente que conduce a la generación de EMF.

Corriente y voltaje en un inductor

El gráfico anterior muestra el estado del interruptor, la corriente del inductor y el voltaje inducido en la constante de tiempo.

La potencia a través del inductor se puede calcular utilizando la ley de potencia de Ohm, donde P = Voltaje x Corriente. Por lo tanto, en tal caso, el voltaje es –L (di / dt) y la corriente es i. Entonces, la potencia en un inductor se puede calcular usando esta fórmula

P _L = L (di / dt) i

Pero durante el estado estacionario, el inductor real actúa como una resistencia. Entonces la potencia se puede calcular como

P = V ² R

También es posible calcular la energía almacenada en un inductor. Un inductor almacena energía utilizando el campo magnético. La energía almacenada en el inductor se puede calcular usando esta fórmula:

W (t) = Li ² (t) / 2

Hay diferentes tipos de inductores disponibles en términos de su construcción y tamaño. En cuanto a la construcción, los inductores se pueden formar en núcleo de aire, núcleo de ferrita, núcleo de hierro, etc. y según la forma, hay diferentes tipos de inductores disponibles, como el tipo de núcleo de tambor, tipo de estrangulador, tipo de transformador, etc.

Aplicaciones de inductores

Los inductores se utilizan en una amplia área de aplicación.

1. En aplicaciones relacionadas con RF.
2. SMPS y fuentes de alimentación.
3. En Transformer.
4. Protector de sobretensión para limitar la corriente de irrupción.
5. Dentro de los relés mecánicos, etc.