Fundamentos y Funcionamiento de las Bobinas e Inductores Eléctricos

¿Qué son las Bobinas?

Las bobinas (también conocidas como inductores) son componentes pasivos de dos terminales que generan un flujo magnético cuando se hace circular por ellas una corriente eléctrica.

Simbología

• Bobina:
  
• Bobina con Núcleo Ferromagnético:
  
• Bobina Eléctrica:
  
• Bobina Variable:
  

Características Principales

1. Permeabilidad magnética: Es una característica que tiene gran influencia sobre el núcleo de las bobinas respecto al valor de la inductancia; este valor suele ser mayor que el valor óhmico.
2. Factor de calidad: Relaciona la inductancia con el valor óhmico de la bobina. Se considera que la bobina es de buena calidad si la inductancia es significativamente mayor que el valor óhmico.
3. Sensibilidad en los campos magnéticos: Las bobinas son sensibles a los campos magnéticos. Si se componen de materiales ferromagnéticos, estos producen valores altos de inductancia.

Tipos de Bobinas

• Bobina Fija: Con núcleo de aire, es un tipo de bobina donde el conductor se arrolla sobre un soporte hueco que posteriormente se retira, quedando con un aspecto similar al de un muelle. Se utiliza frecuentemente en aplicaciones de alta frecuencia.
• Bobina con Núcleo Sólido: Posee valores de inductancia superiores a las de núcleo de aire debido a sus niveles más elevados de permeabilidad magnética.
• Bobinas Variables: Normalmente, la variación de la inductancia se produce por el desplazamiento del núcleo. También se fabrican bobinas ajustables, las cuales pertenecen a este mismo grupo.

Construcción de una Bobina

Características Constructivas

Un inductor está constituido usualmente por una cabeza hueca y, típicamente, por un alambre o hilo de cobre esmaltado.

• Devanado inductor: Es el conjunto de espiras destinadas a conducir el flujo magnético al ser recorrido por la corriente eléctrica.
• Culata: Es una pieza de sustancias ferromagnéticas, no rodeada por el devanado, destinada a unir los polos de la máquina.
• Pieza polar: Es la parte del circuito magnético situado entre la culata y el entrehierro, incluyendo el núcleo y la expansión polar.
• Núcleo: Es la parte del circuito magnético rodeada por el devanado inductor.
• Expansión polar: Es la parte de la pieza polar próxima al inducido y que rodea al entrehierro. Los polos auxiliares o de conmutación son núcleos magnéticos suplementarios, provistos o no de devanado, destinados a mejorar la conmutación.

Comportamiento Eléctrico

Comportamiento en Corriente Continua (CC)

Una bobina ideal en corriente continua se comporta como un cortocircuito (conductor ideal). Debido a que la intensidad (I) es constante y no varía con el tiempo, no existe el fenómeno de autoinducción de ninguna f.e.m. (fuerza electromotriz).

Comportamiento en Corriente Alterna (CA)

Una bobina ideal ofrece una oposición al paso de la corriente eléctrica que recibe el nombre de reactancia inductiva.

Otras Variantes y Aplicaciones

• Solenoide: Se utiliza en frecuencias elevadas y puede constar de dos o más bobinas arrolladas sobre un mismo soporte.
• Ferrita: Permite obtener valores inductivos altos. En equipos de radio, permite emplear el conjunto como una antena directa en el receptor.
• Bobina con devanado en nido de abeja: Se utiliza en los circuitos sintonizadores de aparatos de radio para ondas medias y largas.
• Bobina con núcleo toroidal: Consiste en encerrar una bobina dentro de una cubierta metálica o cilíndrica para confinar el campo magnético.
• Bobina grabada sobre cobre: Son soluciones económicas, aunque difícilmente ajustables mediante núcleo.