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ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DE CHIMBORAZO FACULTAD DE MECÁNICA ESCUELA DE MANTENIMIENTO INDUSTRIAL NOMBRE: JHONATHAN PAREDES CÓDIGO: 2290 •

¿Qué es la inductancia?

La inductancia es la propiedad de un circuito eléctrico para resistir el cambio de corriente. Una corriente que fluye a través de un cable tiene un campo magnético alrededor. El flujo magnético depende de la corriente y cuando la corriente varía, el flujo magnético también varía con ella. Cuando el flujo magnético varía, se desarrolla un emf a través del conductor de acuerdo con la ley de Faraday.

Donde V es el voltaje, L es la inductancia en el henry y I es la corriente. La unidad de inductancia es Henry, llamado así en honor a José Henry, quien primero descubrió la auto-inductancia. El símbolo de la inductancia es L, en honor a Heinrich Lenz quien postuló la Ley de Lenz que describe la dirección del emf inducido. •

¿Qué es una bobina electrica?

Las bobinas son un elemento pasivo de dos terminales capaz de generar un flujo magnético cuando se hace circular una corriente eléctrica.

Las bobinas están conformadas por un alambre o hilo de cobre esmaltado enrollado en un núcleo, estos núcleos pueden tener diferente composición ya sea al aire o en un material ferroso como por ejemplo acero magnético para intensificar su capacidad de magnetismo.

Su unidad de medida es el Henrio (H) en el Sistema Internacional pero se suelen emplear los submúltiplos mH y mH. Para calcular los henrios de una bobina se tienen que considerar los siguientes factores. • • • •

El numero de espiras o vueltas que tenga. El diámetro de las espiras Longitud de el hilo El tipo de núcleo

•

¿Qué es la capacitancia?

La capacitancia es la capacidad de un componente o circuito para recoger y almacenar energía en forma de carga eléctrica. •

¿Qué es un capacitor o condensador?

Los capacitores son dispositivos que almacenan energía, disponibles en muchos tamaños y formas. Consisten en dos placas de material conductor (generalmente un metal fino) ubicado entre un aislador de cerámica, película, vidrio u otros materiales, incluso aire. Los capacitores y las baterías almacenan energía. Mientras que las baterías liberan energía poco a poco, los capacitores la descargan rápidamente. Ejemplo: un capacitor conectado a la unidad de flash de una cámara digital recoge energía de la batería de la cámara, luego la libera en una explosión cuando se activa el obturador. Según su tamaño, el capacitador puede necesitar uno o dos segundos para recolectar bastante energía para otro flash. Un capacitador acumula energía (voltaje) a medida que fluye la corriente a través de un circuito eléctrico. Ambas placas mantienen cargas iguales, y a medida que la placa positiva recoge una carga, una carga igual fluye fuera de la placa negativa. •

¿Qué es la reactancia inductiva y capacitiva (XL) y (XC)?

La reactancia capacitiva (XC) es la propiedad que tiene un capacitor para reducir la corriente en un circuito de corriente alterna. Al introducir un condensador eléctrico o capacitor en un circuito de corriente alterna, las placas se cargan y la corriente eléctrica disminuye a cero. Por lo tanto, el capacitor se comporta como una resistencia aparente. Pero en virtud de que está conectado a una fem alterna se observa que a medida que la frecuencia de la corriente aumenta, el efecto de resistencia del capacitor disminuye. Como un capacitor se diferencia de una resistencia pura por su capacidad para almacenar cargas, el efecto que produce de reducir la corriente se le da el nombre de reactancia capacitiva (XC). El valor de ésta en un capacitor varía de manera inversamente proporcional a la frecuencia de la corriente alterna. Su expresión matemática es: Donde o Xc = Reactancia capacitiva, en (Ω)Ohmios o π= constante 3,1416 radianes o f = Frecuencia en hertzs. o c= Capacitancia, en Faradios

La reactancia inductiva (XL) es la capacidad que tiene un inductor para reducir la corriente en un circuito de corriente alterna. De acuerdo con la Ley de Lenz, la acción de un inductor es tal que se opone a cualquier cambio en la corriente. Como la corriente alterna cambia constantemente, un inductor se opone de igual manera a ello, por lo que reduce la corriente en un circuito de corriente alterna. A medida que aumenta el valor de la inductancia, mayor es la reducción de la corriente. De igual manera, como las corrientes de alta frecuencia cambian más rápido que las de baja, mientras mayor sea la frecuencia mayor será el efecto de reducción. Donde la capacidad de un inductor para reducirla es directamente proporcional a la inductancia y a la frecuencia de la corriente alterna. Este efecto de la inductancia (reducir la corriente), se puede comparar en parte al que produce una resistencia. Sin embargo, como una resistencia real produce energía calorífica al circular una corriente eléctrica por ella, para diferenciarlas se le denomina reactancia inductiva al efecto provocado por la inductancia. La reactancia de un bobina es inversamente proporcional a dos factores: la capacitancia y la frecuencia del voltaje aplicado. Su expresión matemática es: Donde o XL = Reactancia inductiva, en (Ω) Ohmios o π= constante 3,1416 radianes o f = Frecuencia en Hertzs o L= Inductancia en Henrys

•

Ejemplos con distintas frecuencias.

Ejercicio Determinar la reactancia capacitiva de una corriente alterna cuya frecuencia es de 75 r.p.m. El circuito está integrado por un generador de corriente alterna y un condensador de 20 μF. Resolución 𝜎 = 75 𝑟. 𝑝. 𝑚 = 75

𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜𝑠 1 𝑚𝑖𝑛 𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜𝑠 1 ∗ = 1,25 = 1,25 ( ) = 1,15 𝐻𝑧 𝑠 𝑚𝑖𝑛 60𝑠 𝑠

10−6 𝐹 = 20 ∗ 10−6 𝐹 1𝜇𝐹 1 1 = 𝑋𝑐 = 𝐶 ∗ 𝜔 𝐶 ∗ 2𝜋𝜎 1 𝑋𝑐 = = 0,007 ∗ 10−6 = 7 ∗ 103 Ω −6 20 ∗ 10 (2)𝜋(1,15) 20𝜇𝐹 ∗

Calcula la reactancia inductiva y la impedancia de una bobina cuyo coeficiente de inducción vale 1,2 henrios y cuya resistencia óhmica es de 10 Ω cuando por dicha bobina circula una corriente alterna cuya pulsación es de 125 ciclos/s. La reactancia inductiva viene dada por la ecuación: 𝑋𝐿 = 𝐿 ∗ 𝜔 (1) Pondremos la velocidad angular en función de la frecuencia: Ω = 2𝜋𝜎

La ecuación (1) se transforma en: 𝑋𝐿 = 𝐿 ∗ 2 ∗ 𝜋𝜎 1 = 1,2ℎ ∗ 2 ∗ 𝜋 ∗ 125 ( ) = 942Ω 𝑠 La Impedancia la podremos conocer con la ecuación: 𝑍 = √(𝑅 2 + (𝐿 ∗ 𝜔)2

= √(10Ω)2 + (942Ω)2 942,05Ω

• .

Unidades

Unidades estándar de inductancia: Nombre de Prefijo

Abreviación

Peso

Henry Equivalentes

Picohenry

pH

10-12

0.000000000001 H

Nanohenry

nH

10-9

0.000000001 H

Microhenry

µH

10-6

0.000001 F

Milihenry

mH

10-3

0.001 H

Kilohenry

kH

103

1000 H

Estos valores de inductor son los más comunes: Valores de inductor estándar nH, µH

nH, µH

nH, µH

nH, µH

1.0

10

100

1000

1.1

11

110

1100

1.2

12

120

1200

1.3

13

130

1300

1.5

15

150

1500

1.6

16

160

1600

1.8

18

180

1800

2.0

20

200

2000

2.2

22

220

2200

2.4

24

240

2400

2.7

27

270

2700

3.0

30

300

3000

3.3

33

330

3300

3.6

36

360

3600

3.9

39

390

3900

4.3

43

430

4300

4.7

47

470

4700

5.1

51

510

5100

5.6

56

560

5600

6.2

62

620

6200

6.8

68

680

6800

7.5

75

750

7500

8.2

82

820

8200

8.7

87

870

8700

9.1

91

910

9100...