Qué es un inductor acoplado: cómo funciona y sus aplicaciones
Un inductor es un componente eléctrico de dos terminales, que se utiliza para almacenar energía en un campo magnético una vez que la corriente eléctrica pasa a través de él. También se le conoce como estrangulador, bobina o reactor. Por lo general, un inductor se compone de un cable aislado que se enrolla en una bobina. Un par de inductores se conoce como inductores acoplados, que se utilizan para transmitir energía de un devanado a otro utilizando el núcleo común. Por lo tanto, este artículo trata de una visión general de un inductor acoplado y sus diferencias con un transformador.
¿Qué es un inductor acoplado?
Definición de inductor acoplado Es cuando la conexión de dos bobinas o inductores se puede realizar por inducción electromagnética. Siempre que una corriente alterna fluye a través de la bobina primaria, la bobina crea un campo magnético que se conecta a la bobina secundaria e induce un voltaje en la bobina. El fenómeno de la inducción de voltaje de un inductor a otro se llama inductancia mutua.
Los inductores acoplados se utilizan principalmente como piezas esenciales para transformadores, circuitos electrónicos y sistemas de distribución de energía. Un par de inductores acoplados se puede caracterizar por tres parámetros como dos autoinductores como L1, L2 y una inductancia mutua como L12=M. los símbolo de inductor acoplado se muestra a continuación.
Ecuaciones de inductancia acopladas
Los circuitos que incluyen inductores acoplados son más complejos que otros circuitos porque el voltaje de la bobina se puede expresar simplemente en términos de corrientes.
En el circuito inductor acoplado anterior, dos bobinas como L1 y L2 están muy cerca una de la otra. Debido a la corriente 'i1' que fluye en la bobina primaria 'L1', se puede inducir un flujo magnético, y luego se transferirá a la bobina secundaria L2.
Cuando se aplica el voltaje 'V1' a la bobina primaria 'L1', la corriente 'i1' comenzará a fluir en la bobina L1. Entonces, la tasa de cambio actual generará un flujo que se alimentará a través de todo el núcleo magnético y generará un voltaje en la bobina secundaria 'L2'.
En la bobina primaria "L1", la tasa de cambio de corriente también cambia el flujo que controla aún más el voltaje inducido en la bobina secundaria "L2". Por lo tanto, el voltaje inducido en la bobina primaria 'L1' se puede calcular utilizando la siguiente fórmula.
V1 = METRO {di2
De la ecuación 'V1' anterior, la inductancia mutua 'M' es la principal responsable del voltaje inducido mutuamente en dos circuitos independientes. Entonces, esta inductancia mutua (M) es el coeficiente de proporcionalidad.
De manera similar, para la primera bobina 'L2', el voltaje mutuamente inducido debido a la inductancia mutua para la bobina 'L2' se puede expresar como
V2 = METRO {di1
Similar a la inductancia, la inductancia mutua (M) también se puede medir en Henry. Por lo tanto, el valor de inductancia mutua más alto se puede expresar como √L1L2. Cuando la inductancia induce un voltaje a través de la tasa de cambio de la corriente, la inductancia mutua (M) también induce un voltaje llamado voltaje mutuo M(di/dt). Por lo tanto, este voltaje mutuo es positivo (+ve) o negativo (-ve) dependiendo principalmente de la construcción del inductor y la dirección de la corriente.
Acuerdo DOT
La polaridad del voltaje mutuamente inducido se puede determinar mediante una herramienta esencial como la convención de puntos. En la conversión de puntos, el símbolo de marca de "punto" parece una forma circular, que se usa principalmente al final de las dos bobinas en circuitos mutuamente acoplados. Por lo tanto, este símbolo de punto proporciona los datos sobre la construcción del devanado en la región de su núcleo magnético.
En el circuito de convención de puntos anterior, los inductores L1 y L2 están mutuamente acoplados. Los voltajes V1 y V2 se desarrollan a través de los dos inductores L1 y L2 que son el resultado de la corriente que fluye a través de los dos inductores en las terminales punteadas.
Suponiendo que la inductancia mutua de los dos inductores es M, el voltaje inducido se puede calcular usando la siguiente fórmula,
Para el inductor primario 'L1', el voltaje inducido 'V1' es;
V1 = L1(di1/dt) ± M(di2/dt)
Para el inductor secundario 'L2', el voltaje inducido 'V2' es;
V2 = L2(di2/dt) ± M(di1/dt)
Entonces, el circuito anterior contiene dos tipos de voltaje inducido, como el voltaje inducido debido a la autoinductancia y el voltaje mutuamente inducido debido a la inductancia mutua.
El voltaje inducido basado en la autoinducción se puede calcular con la fórmula V = L(di/dt) que es positiva (+ve), sin embargo, el voltaje mutuamente inducido puede ser negativo (-ve) o positivo (+ ve) basado en la construcción del devanado y el flujo de corriente. Aquí, el punto es un parámetro esencial que se utiliza para determinar la polaridad del voltaje inducido mutuamente.
Análisis y diseño de inductores acoplados
El diseño y análisis de inductores acoplados se puede realizar utilizando el siguiente circuito convertidor flyback. Este circuito se puede construir con componentes electrónicos básicos como un inductor acoplado (transformador flyback), un diodo, el capacitor, etc.
El circuito del convertidor flyback es una topología de fuente de alimentación que utiliza un inductor acoplado para almacenar energía una vez que se suministra corriente y la energía se liberará una vez que se elimine la alimentación. Estos convertidores están relacionados con los convertidores elevadores en diseño y rendimiento, excepto que el devanado primario del transformador se puede reemplazar con un inductor mientras que el devanado secundario proporciona la o/p. Los dos devanados en el arreglo de retroalimentación se usan como dos inductores separados.
Operación y operación del inductor acoplado
El circuito del inversor flyback se muestra a continuación. Un transformador flyback en el circuito es un inductor acoplado que comprende un núcleo espaciado. A lo largo de cada ciclo, una vez que se suministra el voltaje de entrada al devanado primario del transformador, la energía se puede almacenar en el espacio del núcleo. Después de eso, la energía se transfiere al devanado secundario para suministrar energía a la carga. Estos transformadores se utilizan principalmente en convertidores flyback para proporcionar transformación de tensión y aislamiento de circuitos.
El principio de un convertidor flyback es que cuando se desactiva el flujo de corriente en un inductor, la energía almacenada en el campo magnético puede liberarse invirtiendo repentinamente el voltaje a través de él.
El diodo flyback en el circuito está conectado a través de un inductor para eliminar el flyback, es decir, cuando se observa una sobretensión en la carga una vez que su suministro de corriente se interrumpe o reduce repentinamente. Este diodo también se conoce con diferentes nombres, como diodo de conmutación, diodo amortiguador, diodo de supresión, diodo de rueda libre, diodo de captura o diodo de sujeción.
Por lo general, un dispositivo de conmutación que se usa en un circuito convertidor flyback es un transistor MOSFET que se enciende y apaga mediante una señal PWM. La polaridad del transformador generalmente se invierte, de modo que una vez que se enciende el transistor, el flujo de corriente estará presente en el devanado primario, pero el segundo diodo tiene polarización inversa, por lo que no hay flujo de corriente en este devanado.
La energía se almacenará en el transformador hasta que se apague el transistor. Por lo tanto, la energía almacenada generará una corriente, por lo que el diodo puede polarizarse directamente, lo que lo rectifica para generar una salida continua.
Los convertidores Flyback se utilizan en televisores que consumen poca energía, cargadores de teléfonos móviles, computadoras, fuentes de alta potencia. tensión en tubos de rayos catódicos, láseres, fotocopiadoras, linternas de xenón, etc.
Inductor acoplado vs transformador
La diferencia entre el inductor acoplado y el transformador se analiza a continuación.
|
inductor acoplado |
Transformador |
| El inductor acoplado se utiliza principalmente para transmitir energía desde el devanado primario al secundario a través de un núcleo. | Un transformador se utiliza principalmente para transmitir energía desde el devanado primario al secundario. |
| El inductor acoplado usa un núcleo magnético espaciado para cambiar el voltaje entre dos bobinas y transmite energía a intervalos de tiempo controlados. | El transformador utiliza un núcleo magnético sin espacios para cambiar el voltaje entre dos bobinas y transmite energía en tiempo real. |
| El inductor acoplado incluye un espacio de aire. | El transformador no incluye un espacio de aire. |
| En un inductor acoplado, la potencia entrante no es igual a la potencia existente. | En un transformador, la potencia entrante es igual a la potencia existente del transformador. |
| El almacenamiento de energía en el núcleo puede ser posible en el inductor acoplado. | El almacenamiento de energía en el núcleo no es posible en el transformador. |
| Se utiliza en convertidores CC-CC como los convertidores flyback para reducir el voltaje de 24 V CC a 5 V CC. | Se utiliza en la conversión de CA a CA, como la disminución del voltaje de salida de pared de CA de 120 V CA a 24 V CA. |
Ventajas
los ventajas de un inductor acoplado Incluya lo siguiente.
- La ondulación actual se puede reducir significativamente
- Conversión de voltaje.
- La impedancia del circuito se puede cambiar.
- Aislamiento galvánico
- Las fuentes de alimentación conmutadas incluyen convertidores multifásicos, convertidores SEPIC, convertidores aislados galvánicamente y circuitos convertidores especiales que reducen las características negativas de conmutación dura.
Desventajas
los desventajas de los inductores acoplados Incluya lo siguiente.
- Pérdidas ligeramente mayores
- Operaciones no ideales en el convertidor flyback
- Las especificaciones actuales del inductor acoplado cambiarán dependiendo de si sus devanados están conectados en serie o en paralelo.
Aplicaciones
los aplicaciones de inductores acoplados Incluya lo siguiente.
- Los inductores acoplados se utilizan en aplicaciones eléctricas.
- Utilizado en circuitos basados en conversión de potencia tipo SEPIC, flyback, ZETA, Fly-Buck, Cuk y topologías multifásicas.
- Las propiedades de estos inductores permitirán aumentar o disminuir la corriente y el voltaje.
- Estos se utilizan para transferir la impedancia en un circuito.
- Estos se pueden utilizar para aislar eléctricamente dos circuitos entre sí.
- Los devanados del inductor acoplado se pueden conectar en diferentes configuraciones para diferentes propósitos.
- Los devanados de estos inductores se pueden conectar por separado a circuitos para usarlos como estranguladores de modo común y transformadores de aislamiento.
Por lo tanto, esta es una descripción general del inductor acoplado. Una pareja El inductor se utiliza en convertidores de CC a CC. para transferir energía de un devanado a otro a través del núcleo común. Estos vienen en varios tamaños, clasificaciones de corriente, valores de inductancia y blindaje magnético para baja EMI (interferencia electromagnética). Los devanados de campo acoplados pueden tener relaciones de vueltas equivalentes como 1:1 o no equivalentes como 1:N. Aquí hay una pregunta para usted, ¿cuál es la función de un inductor?
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