Ejemplo: Análisis de un inductor

En esta entrada explicaremos la aplicación práctica de las ecuaciones descritas en la entrada anterior :

Diseño de inductores - cálculo de bobinas

A continuación se detallan los pasos del proceso completo sobre el diseño de inductores:

0- Parámetros del inductor:

  -Inductor devanado sobre núcleo tipo doble E:

  








-Características geométricas:

  -Información de operación:

El inductor se usa en un circuito resonante con 100KHz con una corriente sinusoidal, donde midiendo la corriente eficaz, el valor más extremo es de 4A.(I_RMS=4A)

Debido a la alta frecuencia y la magnitud de la corriente especificada se usa un conductor Litz con una área de cobre de 0,64(A_Cu=0,64mm²). El número de vueltas para ese diámetro se corresponde con 66 vueltas(N=66).

En el inductor, el entrehierro total es l_gap=3mm, y está compuesto por cuatro entrehierros (dos en cada serie de la rama) en el flujo (o rutas del lazo del campo H).

El inductor es negro, con emisividad E=0,9. La temperatura del ambiente es T_a=40ºC o menor.

Ignoramos las pérdidas por corrientes parásitas por el efecto de proximidad. 

  -Caracteristicas del inductor:

•   Factor de relleno del cobre 
•   Densidad de corriente: 
  
  
•   Pérdidas de devanado:

•   Densidad de flujo y pérdidas del núcleo: 

  Corriente de pico del inductor en el peor de los casos:

  Si suponemos que la intensidad de campo en el núcleo es nula, el  campo en el entrehierro es:

 En cada entrehierro, hay un flujo de dispersión. Este flujo de dispersión debe ser el mismo que el flujo total del núcleo, pero el flujo total en el entrehierro tiene un área transversal más grande  y la densidad de flujo en el entrehierro es más baja que la densidad de flujo en el núcleo.

 El flujo máximo total se obtiene de la siguiente expresión con los datos calculados:

Además de estos datos, podemos consultar las gráficas que proporciona el fabricante para ver el comportamiento del núcleo en diferentes rangos de frecuencia.

Para una temperatura del núcleo de 100ºC y una frecuencia de 100KHz la pérdida de potencia es de 245 mW/cm³.

La máxima pérdida total del núcleo:

• Inductancia:

•  Temperatura:

1- Criterios de diseño:

2- Energía acumulada:

3- Material, forma y tamaño del núcleo:

Material: Ferrita (permite trabajar con frecuencias de 100KHz)

   Tipo: 3F3 porque tiene el mejor factor de desempeño.

Forma: Núcleo de doble "E".

Según la base de datos del fabricante, este núcleo tiene:

Podemos ver que los valores obtenidos no superan los máximos admisibles:

 Conductor:

4- R_t y P_esp.

Este dato lo podemos consultar en la base de datos del fabricante:

5- Densidad de flujo CA.

6- Densidad de flujo pico del núcleo:
No hay CC en el inductor, y por tanto se cumple la siguiente igualdad:

7- Parámetros de devanado:

Se utiliza conductor lizt : k_Cu=0,3

Según la base de datos de núcleos:

Área requerida del conductor:

 Número de vueltas:

8- Inductancia máxima:

9- Longitud del entrehierro:

La longitud de cada uno de los cuatro entrehierros distribuidos se obtiene dividiendo el total:
lg/4= 2,94 / 4= 0,73mm.

10- Ajuste de la inductancia máxima: 

El valor de diseño de L es mas o menos el mismo que Lmax, asique no se necesitan ajustes.

Con estos pasos, podemos tener con exactitud nuestro inductor con los parámetros adecuados atendiendo a las demandas del circuito.

Esperamos que esta información os sea de utilidad.

Un saludo, 
Ingenio Triana.