UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PANAMÁ

CENTRO REGIONAL DE AZUERO

FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

LICENCIATURA EN INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA

CIRCUITOS III

INFORME DE LABORATORIO # 3

FACILITADOR:

PROFESOR ELADIO CASTRO PEÑA

INTEGRANTES:

Dilsa Angulo Fatima Peralta

Oda Cortés Roberto Castillo

GRUPO: 7IE131

PRIMER SEMESTRE

INTRODUCCIÓN

La inductancia la podemos definir como la oposición de un

elemento conductor (una bobina) a cambios en la corriente que

circula a través de ella.

El valor de la inductancia viene dado exclusivamente por las

características de la bobina y por la permeabilidad magnética (μ)

del medio en el que se localiza, en base a lo mencionado

anteriormente y como parte de nuestros conocimientos hemos

elaborado la misma con N vuelta, sobre un tubo de pvc, utilizando

diferentes cálculos y fórmulas de las cuales ya teníamos

conocimiento, y como anexo al desarrollo de este trabajo, se filmó

un video para demostrar como se dio la elaboración de dicha

bobina.

Esperamos que el desarrollo de la parte práctica y la elaboración de

este informe llenen las expectativas esperadas por el facilitador.

ANTECEDENTES HISTÓRICOS

Las bobinas (inductores) tienen su origen en los primeros descubrimientos que se dieron acerca del electromagnetismo y la inducción electromagnética. A continuación mencionamos a algunos grandes genios de la historia, cuyos aportes representan los antecedentes históricos del inductor:

Hans Christian Orsted

Fue un gran estudioso del electromagnetismo. En 1813 predijo la existencia de los fenómenos electromagnéticos, que no demostró hasta 1819, junto con André-Marie Ampere, cuando descubrió la desviación de una aguja imantada al ser colocada en dirección perpendicular a un conductor eléctrico por el que circula una corriente eléctrica, demostrando así la existencia de un campo magnético en torno a todo conductor atravesado por una corriente eléctrica, e iniciándose de ese modo el estudio del electromagnetismo. Este descubrimiento fue crucial en el desarrollo de la electricidad, ya que puso en evidencia la relación existente entre la electricidad y el magnetismo. Oersted es la unidad de medida de la reluctancia magnética.

Michael Faraday

Físico y químico británico que estudió el electromagnetismo y la electroquímica. Fue discípulo del químico Humphry Davy, y ha sido conocido principalmente por su descubrimiento de la inducción electromagnética, que ha permitido la construcción de generadores y motores eléctricos, y de las leyes de la electrólisis, por lo que es considerado como el verdadero fundador del electromagnetismo y de la electroquímica.

En 1831 trazó el campo magnético alrededor de un conductor por el que circula una corriente eléctrica (ya descubierta por Oersted), y ese mismo año descubrió la inducción electromagnética, demostró la inducción de una corriente eléctrica por otra, e introdujo el

concepto de líneas de fuerza, para representar los campos magnéticos.

Bobina de Tesla

Una bobina de Tesla es un tipo de transformador resonante, llamado así en honor a su inventor, Nikola Tesla, el cual la patentó en 1891 a la edad de 35 años. Las bobinas de Tesla están compuestas por una serie de circuitos eléctricos resonantes acoplados. En realidad Nikola Tesla experimentó con una gran variedad de bobinas y configuraciones, así que es difícil describir un modo específico de construcción que satisfaga a aquellos que hablan sobre bobinas de Tesla. Las primeras bobinas y las bobinas posteriores varían en configuraciones y montajes. Generalmente las bobinas de Tesla crean descargas eléctricas de alcances del orden de metros, lo que las hace muy espectaculares.

- Primeras bobinasEl American Electrician institute da una descripción magnética o de su misma magnitud, de una de las primeras bobinas Tesla, donde un vaso acumulador de cristal de 15 cm por 20 cm es enrollado con entre 60 y 80 vueltas de alambre del mayor porcentaje cobre No. 18 B & S. Dentro de éste se sitúa una bobina primaria que consistente en entre 8 y 10 vueltas de cable AWG No. 6 B & S, y el conjunto se sumerge en un vaso que contiene aceite de linaza o aceite mineral.

Bobina de Ruhmkorff

La bobina de Ruhmkorff es un generador eléctrico que permite obtener tensiones muy elevadas, del orden de los miles o decenas de miles de voltios a partir de una fuente de corriente continua. Fue inventada hacia 1850 por Heinrich Daniel Ruhmkorff, mecánico de precisión parisino de origen alemán. Al mismo tiempo Charles

Grafton Page en los Estados Unidos y Antoine Masson en Francia habían realizado aparatos similares. Ruhmkorff aportó a la bobina de Masson los perfeccionamientos necesarios para responder a las necesidades de la medicina y la física de una fuente de corriente de muy alta tensión.

Bobina de Rogowski

Llamada así en honor a su inventor Walter Rogowski; es un dispositivo electrónico, usado como transductor para medir corriente alterna (AC) o pulsos rápidos de corriente.

Consiste en una bobina de cable en forma de hélice, alrededor de una circunferencia, como un toroide, pero con núcleo de aire, y las dos terminales están cercanas entre si. Una vez que se tiene esta, la bobina se cierra alrededor del cable conductor que transporta la corriente que se quiere medir. Dado que el voltaje inducido en la bobina es proporcional a la velocidad con la que varía la corriente que se mide en el cable, o a su derivada temporal, la salida obtenida en la bobina de Rogowski es usualmente conectada a un dispositivo integrador para obtener la señal proporcional a la corriente.

Bobina de Pupin

Llamada también bobina de carga, es un inductor que colocado a intervalos regulares a lo largo de un circuito telefónico formado por hilos de cobre hace que disminuya la atenuación y la distorsión de retardo del circuito en la gama de las frecuencias vocales, con el consiguiente aumento del alcance de la comunicación.

Este procedimiento fue desarrollado por Michael Pupin, basándose en los estudios realizados por Oliver Heaviside.

APLICACIONES

EL RELÉ O RELEVADOR

Dispositivo electromagnético que funciona como un interruptor controlado por un circuito eléctrico en el que, por medio de una bobina y un electroimán, se acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos eléctricos independientes. Fue inventado por Joseph Henry en 1835.

Dado que el relé es capaz de controlar un circuito de salida de mayor potencia que el de entrada, puede considerarse, en un amplio sentido, como un amplificador eléctrico. Como tal se emplearon en telegrafía, haciendo la función de repetidores que generaban una nueva señal con corriente procedente de pilas locales a partir de la señal débil recibida por la línea.

Forma esquemática de la disposición de los distintos elementos que forman un relé (entre ellos destacamos a la bobina)

EL TRANSFORMADOR

Dispositivo que convierte la energía eléctrica alterna de un cierto nivel de tensión, en energía alterna de otro nivel de tensión, por medio de interacción electromagnética. Está constituido por dos o más bobinas de material conductor, aisladas entre sí eléctricamente y por lo general enrolladas alrededor de un mismo núcleo de material ferromagnético. La única conexión entre las bobinas la constituye el flujo magnético común que se establece en el núcleo.

Los transformadores son dispositivos basados en el fenómeno de la inducción electromagnética y están constituidos, en su forma más simple, por dos bobinas devanadas sobre un núcleo cerrado, fabricado bien sea de hierro dulce o de láminas apiladas de acero eléctrico, aleación apropiada para optimizar el flujo magnético. Las bobinas o devanados se denominan primario y secundario según correspondan a la entrada o salida del sistema en cuestión, respectivamente. También existen transformadores con más devanados; en este caso, puede existir un devanado "terciario", de menor tensión que el secundario.

Partes de un transformador

BOBINA DE ARRANQUE O ENCENDIDO

Una de las aplicaciones más comunes de las bobinas y que forma parte de nuestra vida diaria es la bobina que se encuentra en nuestros autos y es parte fundamental del sistema de encendido de estos.

La bobina del encendido es un dispositivo de inducción electromagnética o inductor, que forma parte del encendido de un motor de combustión interna alternativo de ciclo Otto o Wankel, que cumple con la función de elevar el voltaje normal de a bordo (6, 12 o 24 V, según los casos) en un valor unas 1000 veces mayor con objeto de lograr el arco eléctrico o chispa en la bujía, para permitir la inflamación de la mezcla aire/combustible en la cámara de combustión.

La interrupción cíclica del primario está sincronizada con el motor, una vez cada giro en el dos tiempos (2T) o una cada dos giros en el cuatro tiempos (4T); aunque existen sistemas de 4T en motores de más de un cilindro, con chispa en cada revolución (Sistema de chispa perdida o DIS) Dicha interrupción era antiguamente mecánica gracias al ruptor o platinos, y hoy día se realiza mediante un circuito electrónico, siendo un transistor de potencia que depende de un controlador asociado al régimen del motor gracias a un sensor de régimen.

BOBINAS EN LAS FUENTES DE ALIMENTACIÓN

En las fuentes de alimentación o de poder también se usan bobinas para filtrar componentes de corriente alterna y obtener corriente continua en la salida.

BOBINA DE VOZ O ALTAVOZ

Si las vibraciones sonoras (señales acústicas) se transforman con el micrófono en electricidad (señales eléctricas), el altavoz hace el trabajo inverso: transforma la electricidad en sonido. Es fácil deducir, entonces, que el funcionamiento de ambos aparatos es muy similar. Los dos se construyen aprovechando los principios del electromagnetismo. El altavoz no es más que una bobina alrededor de un imán que, al recibir una corriente eléctrica, mueve una membrana que genera ondas sonoras.

EL BALASTRO

Es un equipo que sirve para mantener un flujo de corriente estable en lámparas, ya sea un tubo fluorescente, lámpara de vapor de sodio, lámpara de haluro metálico o lámpara de vapor de mercurio. Técnicamente es un reactor que está constituido por una bobina de alambre de cobre esmaltado, enrollada sobre un núcleo de chapas de hierro o de acero eléctrico.

Partes del balastro:

Núcleo: Es la parte fundamental del balastro. Está compuesto por varias placas delgadas de acero al silicio, sobre el que se bobina el devanado de cobre para formar una bobina.

Carcasa: Es la envoltura protectora del balastro. Del devanado salen 2 ó 3 cables de cobre que se conectan al circuito externo, mientras que en los balastros electrónicos salen 4.

Sellador: Es un compuesto de poliéster que se deposita entre la carcasa y el núcleo del balastro. Su función es aislante.

FORMULAS Y CÁLCULOS PARA EL DISEÑO DE LA BOBINA

N= ld

l = largo de la bobina

l=23D D = diámetro de la

bobina

L=((0,5 ) (N ) (D ))2

25,4 ((4,5 ) (D )+(10 ) (l )) d = diámetro del alambre

D = 1,0625 in = 26,988 mm

d = 0,4547 mm

l=23(26,988)

l = 17,992

N=17,9920,4547

N = 40 vueltas

Utilizando la l calculada:

L=( (0,5 ) (40 ) (26,988 ))2

25,4 ((4,5 ) (26,988 )+(10 ) (17,992 ))

L = 38,06 µH

Utilizando la l medida:

L=((0,5 ) (40 ) (26,988 ))2

25,4 ((4,5 ) (26,988 )+(10 ) (15 ))

L = 42,26 µH

CONCLUSIÓN

La inductancia depende de las características físicas del

conductor y de la longitud del mismo, si este conductor se

enrolla las inductancia en el mismo aumenta, por otra parte

entre más es el número de vueltas, igualmente la inductancia

será mayor.

El valor de la inductancia viene determinado exclusivamente

por las características geométricas de la bobina y por la

permeabilidad magnética del espacio donde se encuentra.

Si se embobina correctamente la longitud calculada de la

bobina debe ser casi igual a la medida prácticamente.

NUESTRO VIDEO SE ENCUENTRA EN:

http://youtu.be/qWa35bRXwD4