¿Qué sucede con una bobina cuando se le pasa corriente alterna? ¿Cómo evita quemarse?

Cuando una corriente alterna pasa por una bobina, ocurren las siguientes situaciones:

I. Efectos electromagnéticos

1. Generación de un campo magnético

 Cuando una corriente alterna pasa por una bobina, se genera un campo magnético alterno alrededor de la bobina. La intensidad de este campo magnético cambia con el cambio de la corriente.

Por ejemplo, en un electroimán, cuando una corriente alterna pasa por una bobina, se genera un campo magnético que atrae objetos ferromagnéticos. La dirección e intensidad de este campo magnético cambian con el cambio de dirección y magnitud de la corriente alterna.

2. Fuerza electromotriz inducida

Según la ley de inducción electromagnética de Faraday, un campo magnético cambiante generará una fuerza electromotriz inducida en la bobina. La dirección de esta fuerza electromotriz inducida es opuesta a la dirección del cambio de la corriente y se llama fuerza electromotriz autoinducida.

Por ejemplo, cuando la corriente alterna aumenta, la fuerza electromotriz autoinducida impedirá el aumento de la corriente; cuando la corriente alterna disminuye, la fuerza electromotriz autoinducida impedirá la disminución de la corriente. Este fenómeno de autoinducción juega un papel importante en los circuitos de corriente alterna. Por ejemplo, los elementos inductivos pueden usarse para filtrado y limitación de corriente.

II. Pérdida de energía

1. Pérdida por resistencia

La bobina misma tiene cierta resistencia. Cuando una corriente alterna pasa por la bobina, ocurrirá una pérdida de potencia en la resistencia, manifestada como calentamiento.

Por ejemplo, si la resistencia de una bobina es R y la corriente alterna que pasa por ella es I, entonces la pérdida de potencia de la bobina es P=I2R. Si la corriente es grande o la resistencia de la bobina es grande, la pérdida de potencia aumentará, lo que llevará a un aumento de la temperatura de la bobina.

2. Pérdida por corrientes de Foucault

Bajo la acción de un campo magnético alterno, se generarán corrientes de Foucault dentro del conductor de la bobina. Las corrientes de Foucault generarán una pérdida de potencia en el conductor, también manifestada como calentamiento.

Por ejemplo, en el núcleo de hierro de un transformador, debido a la acción de un campo magnético alterno, ocurrirá una pérdida por corrientes de Foucault. Para reducir la pérdida por corrientes de Foucault, el núcleo de hierro de un transformador suele adoptar una estructura laminada para aumentar la resistencia del camino de las corrientes de Foucault y reducir la magnitud de estas corrientes.

III. Métodos para evitar el sobrecalentamiento

1. Seleccionar parámetros de bobina adecuados

De acuerdo con las necesidades de las aplicaciones prácticas, seleccione parámetros de bobina adecuados, como el número de vueltas, el diámetro del hilo y el material aislante. Aumentar el número de vueltas de la bobina puede aumentar el valor de inductancia, pero también aumentará la resistencia y el volumen; elegir un diámetro de hilo mayor puede reducir la resistencia, pero también aumentará el costo y el volumen.

Por ejemplo, al diseñar un filtro inductivo, se deben seleccionar parámetros de bobina apropiados según parámetros como el voltaje de entrada y salida, la corriente y la frecuencia, para cumplir con los requisitos de filtrado y evitar el sobrecalentamiento y el sobrecalentamiento de la bobina.

2. Reforzar medidas de disipación de calor

Para reducir la temperatura de la bobina, se pueden reforzar las medidas de disipación de calor, como agregar disipadores de calor, orificios de ventilación, ventiladores, etc. Los disipadores de calor pueden aumentar el área de contacto entre la bobina y el aire y mejorar la eficiencia de disipación de calor; los orificios de ventilación pueden promover la circulación de aire y llevarse el calor generado por la bobina; los ventiladores pueden forzar el flujo de aire y acelerar la velocidad de disipación de calor.

Por ejemplo, en un dispositivo electrónico de alta potencia, la bobina suele instalarse en un disipador de calor y se enfría mediante orificios de ventilación o ventiladores. Esto puede reducir eficazmente la temperatura de la bobina y evitar el sobrecalentamiento.

3. Controlar la corriente y el voltaje

Evite pasar una corriente excesiva o someter la bobina a un voltaje excesivo. Se pueden utilizar elementos protectores adecuados, como fusibles, interruptores de circuito y reguladores de voltaje, para limitar la magnitud de la corriente y el voltaje.

Por ejemplo, en un circuito de alimentación, para evitar que la bobina se queme debido a una sobrecorriente, se puede instalar un fusible en el circuito. Cuando la corriente excede la corriente nominal del fusible, el fusible se fundirá y cortará el circuito para proteger la bobina y otros elementos.

4. Inspección y mantenimiento regular

Inspeccione regularmente la apariencia, la temperatura, el rendimiento aislante, etc., de la bobina, y encuentre y trate problemas potenciales a tiempo. Si se detecta sobrecalentamiento, decoloración, olor anormal, etc., en la bobina, detenga su uso inmediatamente y realice una inspección y reparación.

Por ejemplo, en un dispositivo electrónico que opera durante mucho tiempo, la bobina debe inspeccionarse y mantenerse regularmente, se debe limpiar el polvo y los residuos, se debe verificar que el aislamiento esté en buen estado y se deben medir los valores de resistencia e inductancia de la bobina. Esto puede detectar problemas con la bobina a tiempo y tomar medidas correspondientes para evitar el sobrecalentamiento.

En resumen, cuando una corriente alterna pasa por una bobina, la bobina generará un campo magnético, una fuerza electromotriz inducida y una pérdida de energía. Para evitar el sobrecalentamiento de la bobina, se pueden seleccionar parámetros de bobina adecuados, reforzar las medidas de disipación de calor, controlar la corriente y el voltaje, y realizar inspecciones y mantenimientos regulares.