CORRIENTE ALTERNA


7.0.- BOBINAS EN LA PRÁCTICA.

En el funcionamiento de las bobinas no todo es de color de rosa sino que existen ciertos efectos negativos debidos al propio efecto de inducción electromagnética y que se intentan paliar de diversas formas.

Uno de estos problemas es el efecto pelicular o Joule por el cual la corriente alterna que circula por un conductor tiende a hacerlo por la superficie exterior del mismo, esto es, evitando el paso por su parte central. Esto se traduce en un aumento innecesario de la resistencia óhmica del conductor.

Si partimos del hecho de que este efecto no se da en el caso de corriente continua y, como parece obvio, la frecuencia de una corriente continua es igual a cero (no hay variaciones de polaridad) no nos será difícil intuir ya que el efecto pelicular será mucho más intenso cuanto mayor sea la frecuencia de la corriente alterna utilizada. Para paliar este efecto se han buscado un par de soluciones interesantes:

En el caso de bobinas destinadas a soportar corrientes elevadas y frecuencias altas se utilizan conductores en forma tubular de material de cobre recubierto de plata (no debemos olvidar que la plata es aún mejor conductor que el cobre). El cobre realiza casi exclusivamente la misión de soporte y es el exterior de plata el que realiza las labores de conducción.

En el caso de bobinas de uso común los fabricantes han recurrido a un método más sencillo: constituir la sección total del conductor fabricado a partir de un buen número de conductores de una sección mucho menor. La suma de las secciones de todos ellos será igual a la sección necesitada.

Otro inconveniente que surge en la fabricación de bobinas se debe a la propia interacción del campo creado por un conductor recorrido por la corriente alterna sobre cualquier otro material conductor situado en su proximidad. En el caso de una bobina devanada (arrollada) sobre un núcleo de hierro se originan en el seno del mismo unas corrientes denominadas corrientes de Foucault. Debido a la resistencia que el propio hierro opone al paso de las citadas corrientes se originan en las bobinas unas sensibles pérdidas de energía.

Para paliar este problema se recurre a varios métodos, a saber:

- En el caso de bobinas destinadas a trabajar en baja frecuencia y en transformadores (no olvidemos que un transformador no es más que el conjunto de dos o más bobinas) se recurre a la laminación del núcleo, es decir, se constituye un núcleo de las dimensiones precisas a partir de unas cuantas láminas que no son sino secciones del núcleo final. Dichas láminas están aisladas eléctricamente entre sí mediante una fina capa no conductora. Esto limita las pérdidas por efecto Foucault.

- En aplicaciones de alta frecuencia se recurre a la utilización de un material especial para constituir el núcleo de la bobina. Se trata de un aglomerado obtenido a partir de polvo de hierro firmemente prensado. Se denominan ferritas y su utilización se incrementa en dispositivos que operen con frecuencias que superen los 10Khz.

Los núcleos de ferrita posibilitan también la fabricación de bobinas de inductancia variable. Como quiera que la inducción de una bobina dada con núcleo de aire (es decir, vacía) se ve notablemente aumentada al colocar como núcleo de la misma uncilindro de ferrita, podemos utilizar este hecho para realizar inductancias variables. En ellas se puede actuar sobre el núcleo férrico de forma que se sitúe más o menos dentro del hueco de la bobina.

7.1. FACTOR Q DE UNA BOBINA

Existe un factor denominado de mérito (también factor de calidad) de una bobina dada. Este también se conoce como factor Q. Viene dado por la relación existente entre la reactancia inductiva (XL) y las pérdidas debidas a la resistencia óhmica de la citada bobina.

La fórmula aplicada para el cálculo del factor Q es :

Para que dicho factor o relación sea óptimo se suelen aplicar una serie de medidas a la hora de fabricar la inductancia, entre estas podemos citar:

- El arrollamiento de la bobina debe ser el máximo que nos permita el cálculo constitutivo de la misma.

- El grosor del soporte empleado para bobinar, esto es, el que sujeta, por ejemplo, la ferrita sobre la que devanaremos el hilo, debe ser lo menos grueso posible. Desde este punto de vista parece lógico que las bobinas de mejor factor Q sean las de núcleo de aire, siempre y cuando la inductancia así obtenida sea la buscada.

- Dentro del número de espiras calculado para una bobina dada, y ciñéndose al espacio disponible en el alojamiento que se haya previsto para ella, debemos procurar que el diámetro del hilo empleado en su construcción sea el mayor posible.


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