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Inductancia mutua de dos bobinas inductivas adyacentes

Inductores

En el tutorial anterior vimos que un inductorgenera una fem inducida dentro de sí misma como resultado del cambio del campo magnético alrededor de sus propios giros. Cuando esta fem se induce en el mismo circuito en el que la corriente está cambiando, este efecto se llama Autoinducción, (L).

Sin embargo, cuando se induce la fem en una bobina adyacente situada dentro del mismo campo magnético, se dice que la fem está inducida magnéticamente, inductivamente o por Inducción mutua, símbolo (m). Luego, cuando dos o más bobinas están unidas magnéticamente por un flujo magnético común, se dice que tienen la propiedad de Inductancia mutua.

Inductancia mutua es el principio operativo básico de laTransformador, motores, generadores y cualquier otro componente eléctrico que interactúe con otro campo magnético. Luego podemos definir la inducción mutua como la corriente que fluye en una bobina que induce un voltaje en una bobina adyacente.

Pero la inductancia mutua también puede ser algo malo comoLa inductancia "perdida" o "de fuga" de una bobina puede interferir con el funcionamiento de otro componente adyacente por medio de la inducción electromagnética, por lo que puede requerirse algún tipo de apantallamiento eléctrico a un potencial de tierra.

La cantidad de inductancia mutua que une uno.La bobina a otra depende en gran medida de la posición relativa de las dos bobinas. Si una bobina se coloca al lado de la otra bobina de modo que su distancia física aparte es pequeña, entonces casi todo el flujo magnético generado por la primera bobina interactuará con los giros de la bobina de la segunda bobina, lo que inducirá una fem relativa relativamente grande y, por lo tanto, producirá una Gran valor de inductancia mutua.

Del mismo modo, si las dos bobinas están más alejadas deentre sí o en ángulos diferentes, la cantidad de flujo magnético inducido desde la primera bobina hacia la segunda será más débil, produciendo una fem inducida mucho más pequeña y, por lo tanto, un valor de inductancia mutua mucho menor. Por lo tanto, el efecto de la inductancia mutua depende en gran medida de las posiciones relativas o el espaciado (S) de las dos bobinas, y esto se demuestra a continuación.

Inductancia mutua entre bobinas

inductancia mutua

La inductancia mutua que existe entre los dos.las bobinas se pueden aumentar considerablemente al colocarlas en un núcleo de hierro blando común o al aumentar el número de vueltas de cada bobina como se encontraría en un transformador.

Si las dos bobinas están bien enrolladas una encima deel otro sobre un acoplamiento de unidad de núcleo de hierro blando común se dice que existe entre ellos, ya que cualquier pérdida debida a la fuga de flujo será extremadamente pequeña. Luego, asumiendo un enlace de flujo perfecto entre las dos bobinas, se puede dar la inductancia mutua que existe entre ellas.

ecuación de inductancia mutua

  • Dónde:
  • µo Es la permeabilidad del espacio libre (4.π.10-7)
  • µr Es la permeabilidad relativa del núcleo de hierro blando.
  • N está en el número de vueltas de bobina
  • A está en el área de la sección transversal en m2
  • l es la longitud de las bobinas en metros

Inducción mutua

Dos bobinas en el mismo núcleo.

Aquí la corriente fluye en una bobina, L1 establece un campo magnético alrededor de sí mismo con algunas de estas líneas de campo magnético que pasan a través de la bobina dos, L2 dándonos inductancia mutua. La bobina uno tiene una corriente de I1 y N1 gira mientras, la bobina dos tiene N2 vueltas Por lo tanto, la inductancia mutua, M12 de la bobina dos que existe con respecto a la bobina una depende de su posición con respecto a la otra y se da como:

Inductancia mutua entre dos bobinas.

Igualmente, el flujo que une la bobina uno, L1 cuando una corriente fluye alrededor de la bobina dos, L2 es exactamente igual a la bobina de enlace de flujo dos cuando la misma corriente fluye alrededor de la bobina uno arriba, entonces la inductancia mutua de la bobina uno con respecto a la bobina dos se define como M21. Esta inductancia mutua es verdadera independientemente deel tamaño, número de vueltas, posición relativa u orientación de las dos bobinas. Debido a esto, podemos escribir la inductancia mutua entre las dos bobinas como: M12 = M21 = M.

Entonces podemos ver esa auto inductancia.caracteriza a un inductor como un elemento de un solo circuito, mientras que la inductancia mutua significa alguna forma de acoplamiento magnético entre dos inductores o bobinas, dependiendo de su distancia y disposición, y esperamos recordar de nuestros tutoriales sobre Electroimanes que se da la autoinducción de cada bobina individual como:

autoinducción de la primera bobina
y
autoinducción de la segunda bobina

Al multiplicar de forma cruzada las dos ecuaciones anteriores, la inductancia mutua, M que existe entre las dos bobinas, se puede expresar en términos de la autoinducción de cada bobina.

Inductancia mutua entre bobinas.

dándonos una expresión final y más común para la inductancia mutua entre las dos bobinas de:

Inductancia mutua entre bobinas

Inductancia mutua entre diferentes bobinas.

Sin embargo, la ecuación anterior supone una fuga de flujo cero y un acoplamiento magnético del 100% entre las dos bobinas, L1 y yo2. En realidad siempre habrá alguna pérdida debida.a fugas y posición, por lo que el acoplamiento magnético entre las dos bobinas nunca puede alcanzar o superar el 100%, pero puede llegar a estar muy cerca de este valor en algunas bobinas inductivas especiales.

Si parte del flujo magnético total se enlaza con elDos bobinas, esta cantidad de enlace de flujo se puede definir como una fracción del total de enlace de flujo posible entre las bobinas. Este valor fraccional se llama coeficiente de acoplamiento y se le da la letra k.

Coeficiente de acoplamiento

En general, la cantidad de acoplamiento inductivo quela existencia entre las dos bobinas se expresa como un número fraccional entre 0 y 1 en lugar de un valor porcentual (%), donde 0 indica cero o ningún acoplamiento inductivo, y 1 indica un acoplamiento inductivo total o máximo.

En otras palabras, si k = 1 las dos bobinas sonperfectamente acoplado, si k> 0.5 se dice que las dos bobinas están fuertemente acopladas y si k <0.5 se dice que las dos bobinas están débilmente acopladas. Entonces, la ecuación por encima de la cual se supone que un acoplamiento perfecto se puede modificar para tener en cuenta este coeficiente de acoplamiento, k y se da como:

Factor de acoplamiento entre bobinas

coeficiente de factor de acoplamiento
o
acoplamiento de bobinas

Cuando el coeficiente de acoplamiento, k es igual a1, (unidad) de manera que todas las líneas de flujo de una bobina cortan todas las vueltas de la segunda bobina, es decir, las dos bobinas están estrechamente acopladas entre sí, la inductancia mutua resultante será igual a la media geométrica de los dos individuos Inductancias de las bobinas.

También cuando las inductancias de las dos bobinas son iguales e iguales, L1 es igual a L2, la inductancia mutua que existe entre las dos bobinas será igual al valor de una sola bobina, ya que la raíz cuadrada de dos valores iguales es igual a un valor único como se muestra.

Ecuación de inductancia mutua entre dos bobinas.

Inducción Mutua Ejemplo No1

Dos inductores cuyas autoinducciones se dan como75 mH y 55 mH, respectivamente, se colocan uno al lado del otro en un núcleo magnético común de manera que el 75% de las líneas de flujo de la primera bobina estén cortando la segunda bobina. Calcule la inductancia mutua total que existe entre las dos bobinas.

ejemplo de inductancia mutua

Inducción Mutua Ejemplo No2

Cuando dos bobinas tienen inductancias de 5H y 4H.respectivamente, se enrollaron uniformemente en un núcleo no magnético, se encontró que su inductancia mutua era de 1.5H. Calcule el coeficiente de acoplamiento que existe entre.

coeficiente de acoplamiento

En el siguiente tutorial sobre Inductores, nos fijamos enconectando inductores en serie y el efecto que esta combinación tiene en los circuitos inductancia mutua, inductancia total y sus voltajes inducidos.

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