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Inductores: ¿para qué sirven?

¿Cuándo se utilizan realmente los inductores? He leído que suelen ser elementos bastante difíciles de implementar en los circuitos dadas sus características físicas. También he leído que si los inductores se colocan en los circuitos hay un método de imlpementación que realmente los coloca planos y se enrolla alrededor de sí mismo en un plano, pero al parecer no es muy común.

He visto que los inductores se utilizan un poco en algunas aplicaciones inalámbricas, pero no mucho más. Sé que los inductores pueden utilizarse en filtros, pero también los condensadores, que son mucho más precisos y fáciles de conseguir.

En resumen, para qué se utilizan realmente los inductores para ?

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Rich Puntos 104

Buena pregunta un uso común es en un filtro. Un condensador pasa fácilmente una señal de alta frecuencia, pero resiste las de baja frecuencia. Mientras que un inductor hace lo contrario: pasa fácilmente las bajas frecuencias, e impide las altas. De hecho, en el interior de la mayoría de las cajas acústicas encontrarás un inductor utilizado en el woofer para pasar la energía de baja frecuencia al woofer, mientras que un condensador se utiliza con el tweeter para pasar la energía de alta frecuencia al tweeter.

La razón para usar un inductor allí es que no "consume" o "desperdicia" la energía de alta frecuencia, simplemente la bloquea para que la energía pueda pasar a través del condensador, al tweeter, en su lugar.

En general, el comportamiento de un inductor es el doble que el de un condensador, por lo que la mayoría de las funciones que requieren uno pueden implementarse utilizando el otro, pero en una disposición diferente. Pero no siempre es así. Por ejemplo, si sólo quieres recibir energía de baja frecuencia, puedes poner una resistencia, seguida de un condensador a tierra. La energía de alta frecuencia se "cortocircuitará" a través del condensador, y dejará caer la mayor parte de la tensión a través de la resistencia (que convierte la señal de alta frecuencia en calor), dejando muy poca amplitud a través del condensador. Esto funciona bien si sólo quieres la información, así que está bien desperdiciar la energía de alta frecuencia pero en el caso de los altavoces, costó mucho trabajo llevar esa energía alta a la caja del altavoz, ¡así que necesitas una manera de filtrar sin perder la energía!

Esto plantea una diferencia fundamental entre las resistencias y los condensadores e inductores. Las resistencias convierten en calor la tensión que las atraviesa por la corriente que las atraviesa. Pero los condensadores y los inductores no lo hacen. Las versiones ideales no convierten nada de la energía eléctrica en calor. Aunque los reales convierten en calor un porcentaje de la tensión que los atraviesa por la corriente que los atraviesa, ese porcentaje varía con la frecuencia de la tensión/corriente.

Otro uso común de los inductores es en los osciladores imagina un inductor y un condensador conectados juntos en ambos extremos -- ¡hay alguna frecuencia en la que ambos resisten exactamente lo mismo! Eso se llama la frecuencia de resonancia de la combinación. Resulta que una vez que se pone en marcha, el voltaje del condensador obliga a la corriente a fluir en el inductor, hasta que el voltaje llega a cero -- pero ahora el inductor quiere que esa corriente siga fluyendo, así que lo hace, y acaba cargando el condensador, pero al voltaje opuesto que tenía antes. Cuando la corriente llega a cero, el condensador empieza a forzar la corriente de nuevo, y se acumula.. pero en la dirección opuesta a la anterior.. y se repite lo mismo..

Si el inductor y el condensador fueran perfectos, entonces esto continuaría para siempre.. pero ambos pierden un poco de la energía, convertida en calor.. así que los voltajes y las corrientes son menores en cada repetición.. todo lo que se necesita para hacer un oscilador, entonces es una manera de reponer la energía perdida después de cada ciclo.

El tercer uso común es como dispositivo de almacenamiento de energía, especialmente en las fuentes de alimentación conmutadas. En ese caso, la función de una fuente de alimentación de CC es suministrar corriente continua. También tiene la función de ir entre una fuente de tensión de entrada y la tensión de salida es suministros. Por lo tanto, el hecho de que bloquee la alta frecuencia puede verse como: cuando la tensión a través de ella se cambia repentinamente, la corriente a través de ella no lo hace más bien, la corriente sólo empieza a ser diferente. Así que, si cambias muy rápidamente el voltaje a muy alto, luego a cero, luego a muy alto, luego a cero, la corriente empezará a subir, luego empezará a bajar, pero mientras sólo dejes cualquiera de los dos voltajes por un tiempo muy corto, la corriente no cambiará mucho, en ninguna dirección. Si lo dejas alto el mismo tiempo que lo dejas bajo, entonces la corriente se promediará y se mantendrá estable. Si esa corriente coincide con la que se extrae de la fuente de alimentación, la tensión de salida de la fuente se mantendrá constante. Ahora, imagina que dejas la tensión alta un poco más de tiempo que la tierra -- la corriente aumentará lentamente, en el transcurso de muchas repeticiones.. y viceversa. Si la carga sigue tomando la misma corriente, entonces la tensión de salida de la fuente aumentará lentamente, ya que la corriente extra carga el condensador entre la salida y tierra. Así es como una fuente de alimentación conmutada utiliza un inductor para cambiar una tensión de entrada grande en una tensión de salida más pequeña. Hay un circuito que detecta el voltaje de salida, y lo compara con el voltaje deseado, y ajusta el tiempo que el inductor recibe el alto voltaje de entrada frente a tierra, para cambiar el exceso de corriente que hay para cargar el condensador en la salida (ver los circuitos publicados con otras respuestas).

Estos son los tres únicos usos comunes pero algunos circuitos exóticos utilizan la función de transferencia de un inductor de forma impar (por ejemplo, en los radares más antiguos como parte de un circuito de "dirección" para bloquear la energía saliente y evitar que se funda el receptor sensible). Véase también el "girador", que puede hacer que un condensador parezca en el circuito un inductor (y viceversa).

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jason saldo Puntos 5036

Considere este regulador de conmutación simplificado:

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La onda cuadrada aplicada al MOSFET Q1 corta Vin en una onda cuadrada y la aplica al filtro L1-C1. (D1 sujeta la tensión del inductor durante el tiempo de desconexión de Q1 , evitando que el nodo de conmutación se vuelva excesivamente negativo con respecto a la salida). La media de esta onda cuadrada será la energía proporcionada a la carga, pero a la mayoría de las cargas no les gusta la CC pulsante con bordes afilados. El inductor ralentiza la velocidad de subida de la corriente a un valor mucho menor, y almacena energía para que cuando el interruptor esté apagado, suministre energía al condensador y a la carga. El condensador ve una corriente de carga controlada en todo momento, independientemente del estado de Q1, lo que hace que la salida sea una aproximación a la CC (una señal de CA triangular muy pequeña montada sobre una señal de CC).

Es esta combinación de filtrado de corriente (proporcionado por el inductor) más el filtrado de tensión (proporcionado por el condensador) lo que convierte la onda cuadrada en una salida de CC razonable. Sin el inductor que controla la tasa de carga y descarga de C1, la salida no sería muy diferente a la entrada de onda cuadrada del regulador, con la corriente pesada que se dibuja como el condensador bruscamente carga a Vin cuando Q1 está en, y la descarga rápida cuando Q1 está fuera ya que no hay fuente de corriente que ayuda a mantener la tensión a través de C1.

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JIm Dearden Puntos 11666

Y consideremos también los dispositivos que utilizan un inductor (una bobina de alambre) para funcionar. Estoy seguro de que habrás visto estas cosas antes.

Relés, solenoides, altavoces (incluidos los auriculares), micrófonos de bobina móvil, transformadores, electroimanes, motores, etc.

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Sólo algunos ejemplos.

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Stephen Collings Puntos 8713

Siempre que quieras conectar dos nodos de voltajes diferentes, tendrás que limitar la corriente de alguna manera, de lo contrario obtendrás enormes picos. Los inductores limitan el flujo de corriente sin quemarla (en su mayor parte) en forma de calor, como haría una resistencia. Esencialmente, en lugar de obtener un breve y enorme pulso de corriente, se obtiene la misma corriente media repartida durante un tiempo más largo. Esto disminuye el valor eficaz de toda la transferencia de potencia, reduciendo las pérdidas de calor y el ruido EMI/RFI.

Las aplicaciones más comunes son suministros de energía , incluyendo Convertidores CC/CC , Convertidores CA/CC , Convertidores CA/CA y Convertidores CC/CA . Básicamente, cada vez que se quiere convertir de una tensión a otra, se corre el riesgo de tener grandes picos de corriente cuando se realiza la conexión. Los inductores limitan el flujo de corriente, eliminando estos picos.

Los choques también son útiles para los filtros en señales imprevisibles, para evitar que los picos de corriente imprevistos afecten a los equipos. Este tipo de inductor también está disponible en muchos tamaños, en función de sus necesidades.

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vesan Puntos 135

Los inductores, en términos sencillos, se utilizan para

  1. CEM inducido (para generadores, alimentaciones inversas, transformadores)..
  2. Magnetismo

Todo el propósito es la inductancia, es decir, el magnetismo y por lo tanto el núcleo varía. Hay que mirar esto desde la perspectiva de la física, la respuesta te mira fijamente. La electrónica es simplemente el lado de la aplicación.

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