INDUCTANCIAS (BOBINAS) Y REACTANCIA INDUCTIVA ...
INDUCTANCIAS (BOBINAS) Y REACTANCIA INDUCTIVA ...
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INDUCTANCIA:<br />
<strong>INDUCTANCIAS</strong> (<strong>BOBINAS</strong>) Y <strong>REACTANCIA</strong> <strong>INDUCTIVA</strong><br />
Este nombre se aplica a las bobinas y al efecto que produce cuando circula una<br />
corriente por ella. Sabido es que cuando una corriente circula por un conductor<br />
genera alrededor de él un campo magnético por inducción (de ahí surge el<br />
nombre inductancia)<br />
La inductancia se mide en Henrys, pero como es un valor extremadamente<br />
grande se utilizan valores como el milihenry (mHy) que es la milésima parte de<br />
un henry ó el microhenry o microhenrio (millonésima parte de un henry) (µHy).<br />
La inductancia de una bobina depende exclusivamente de sus medidas físicas<br />
(el radio, la longitud, la cantidad de espiras) y se la designa con la letra L<br />
mayúscula así que: L(µHy)= 0,363 x a 2 x n 2 ÷ (9ª + 10b) donde:<br />
L: Es el valor de la inductancia en microhenrys (µHy)<br />
a= Radio de la bobina en centímetros (cm)<br />
b= Longitud del arrollamiento en centímetros (cm)<br />
n= Cantidad de espiras que tiene la bobina o arrollamiento<br />
<strong>REACTANCIA</strong><br />
!<br />
b<br />
longitud del arrollamiento (cm)<br />
a<br />
radio (cm)<br />
3 vueltas = n<br />
Las bobinas o inductancias generan un campo magnético cuando las atraviesa<br />
una corriente de determinada frecuencia y este campo magnético a su vez<br />
genera una contracorriente en el bobinado que a determinadas frecuencias<br />
puede ser tan alta que impida el paso de la corriente inicial como si fuera una<br />
verdadera resistencia. A esta resistencia inducida se la llama <strong>REACTANCIA</strong>.<br />
Su valor se mide en Ohms y depende de dos valores principales la frecuencia
"<br />
aplicada y la inductancia de la bobina, es decir cuánto más alta es la frecuencia<br />
o la inductancia más alta será su reactancia. Por ejemplo:<br />
Una bobina de 14 vueltas, 4 cm de radio y 10 cm de longitud. Si le aplicamos<br />
220 volts a 50 ciclos de la línea comercial produciremos un verdadero<br />
cortocircuito, pero si le aplicamos 7 millones de ciclos ( 7.000 kilociclos) ó 7<br />
megaciclos notaremos que la corriente que circula por la bobina es mucho más<br />
pequeña y que hay un fuerte campo magnético alrededor de la misma. A<br />
frecuencias mucho más altas la bobina puede llegar a comportarse como un<br />
verdadero aislador y no circula ninguna corriente como si en el circuito hubiera<br />
una resistencia de valor infinito en lugar de una bobina.<br />
La aplicación práctica de esto son las antenas multibandas.<br />
El elemento donde aplicamos la potencia (elemento excitado) será primero<br />
sobre la banda de 10 metros. A este dipolo le agregamos en sus extremos una<br />
bobina cuya reactancia haga imposible que el dipolo “vea” al resto de la antena<br />
que sigue a continuación. Luego continua el tramo para 15 metros y hacemos<br />
lo mismo y así sucesivamente para todas las bandas que queramos operar con<br />
una sola bajada de coaxil en su centro. Hay otras aplicaciones que veremos<br />
más adelante, pero esta es la más importante para los radioaficionados.<br />
LA <strong>REACTANCIA</strong> <strong>INDUCTIVA</strong> llamada así porque la realiza una bobina tiene<br />
un valor en Ohms definido por la siguiente fórmula:<br />
Xl= 2 fL.<br />
Donde:<br />
Xl: Reactancia Inductiva en Ohms<br />
2 = 6,28<br />
f= Frecuencia en ciclos por segundo<br />
L= Inductancia en henrys.<br />
En circuitos de radiofrecuencia los valores de inductancia son pequeños y la<br />
frecuencia es en megaciclos (MHz). Entonces, por ejemplo para la banda de 80<br />
metros la reactancia se expresa en microhenrios y la frecuencia en megahertz.<br />
Entonces, para una bobina con núcleo de aire, es decir que no tiene introducido<br />
ningún material metálico dentro de la bobina, la reactancia de dicha bobina<br />
cuya inductancia es de 40 microhenrios (40µHy), la frecuencia es de 3.650 Khz<br />
(3,65 MHz) la fórmula es:<br />
Xl= 2 fL= 2 x 3,14x 3,65x40= 6,28x3,65x40= 916 ohms<br />
<strong>INDUCTANCIAS</strong> (<strong>BOBINAS</strong>) CON NUCLEO DE HIERRO<br />
El caso más típico son los transformadores que se utilizan en las fuentes de<br />
alimentación cuando queremos cambiar una tensión alterna por otra. Un<br />
!
#<br />
ejemplo son las fuentes de alimentación para equipos de comunicaciones cuya<br />
salida es de 13,8 volts de corriente contínua.<br />
Como primera medida el transformador reduce la tensión de 220 volts a<br />
18 ó 20 volts de corriente alterna. Esta corriente alterna es rectificada con lo<br />
que se obtiene una tensión contínua de + ó – 24 volts. Pero nosotros<br />
necesitamos 13,8 volts regulados. A continuación la tensión de 24 volts se hace<br />
pasar por un sistema regulador que entrega los 13,8 volts que necesitamos (Lo<br />
veremos en el capítulo de fuentes de alimentación, fundamental para el buen<br />
funcionamiento de los equipos de comunicaciones)<br />
Volvamos al tranformador: Sabido es que cuando una corriente alternada<br />
circula por un arrollamiento se genera un campo magnético variable y si en<br />
este introducimos otra bobina de características iguales a la primera<br />
obtendremos la misma tensión que la de entrada. (fenómeno reversible: una<br />
corriente genera un campo y un campo genera una corriente)<br />
Si al mismo arrollamiento le introducimos un núcleo de hierro la inductancia<br />
aumenta enormemente, por lo tanto aumenta el campo.<br />
Este fenómeno es aprovechado para transferir energía (transformador) de un<br />
circuito a otro a través de un acoplamiento magnético. Es decir que el bobinado<br />
que genera el campo (bobinado primario) está aislado eléctricamente del<br />
bobinado que convierte el campo en corriente eléctrica (bobinado secundario)<br />
Pero, ¿Qué ocurre si el bobinado secundario tiene características diferentes<br />
que el primario?<br />
En esto se basa la obtención de diferentes tensiones en el bobinado<br />
secundario o en varios bobinados secundarios (Un transformador puede tener<br />
más de un bobinado secundario, caso típico de las computadoras o de los<br />
equipos a válvulas) Por ejemplo: el primario se conecta a los 220 volts 50 hertz<br />
y tres secundarios a saber: Uno de 6,3 volts, uno de 24 volts y otro de 600<br />
volts. Todos de 50 hertz , es decir que con el acoplamiento magnético la<br />
frecuencia de la línea no varía.<br />
Las tensiones que se obtienen en el secundario pueden ser mucho menores o<br />
mucho mayores que en el primario, dependiendo esto de las relaciones de<br />
bobinados en el transformador (es decir la cantidad de vueltas que tenga cada<br />
bobinado secundario con respecto al del primario.<br />
Hay otro tipo de transformadores, como los pequeños que se entregaron en la<br />
clase práctica que se utilizan en las fuentes llamadas conmutadas y que se<br />
describirán en el capítulo de fuentes de alimentación.<br />
El cambio de la inductancia cuando se introduce un elemento metálico dentro<br />
de una bobina se aprovecha en radiofrecuencia. Tal es el caso de las bobinas<br />
con núcleo de hierro pulverizado, ferrita, aluminio, cobre, etc. Generalmente<br />
estos núcleos no son fijos, sino que se pueden variar manualmente para<br />
!
$<br />
aumentar o disminuir la inductancia según el material que se utilice. Esto se<br />
hace con el propósito de sintonizar a máximo rendimiento los circuitos de<br />
radiofrecuencia que hemos visto en los cursos de radioaficionados, tanto en<br />
transmisión como en recepción.<br />
¿Qué se logra con agregar núcleos metálicos a las bobinas de radiofrecuencia<br />
(RF)? Se logra disminuir su tamaño porque el agregado de un núcleo aumenta<br />
grandemente su inductancia. Por ejemplo: Bobinas de frecuencia intermedia,<br />
osciladoras y de amplificadores de RF en receptores, pasos preamplificadores<br />
en transmisores.<br />
También hay pequeños bobinados con núcleo de hierro o ferrita que se utilizan<br />
como filtros de línea en la entrada de 220 V de computadora, en receptores de<br />
televisión y en receptores de comunicaciones para evitar que los pulsos de alta<br />
frecuencia de conmutación pasen a la línea de 220 y produzcan interferencias<br />
indeseables.<br />
Primario 220 VCA<br />
!<br />
6 VCA<br />
24 VCA<br />
600 VCA