BOBINA 1.- ¿Qué es una bobina?
Una bobina es un componente que consiste en un arrollamiento de hilo conductor (normalmente cobre). La constitución de la bobina puede pu ede ser muy variable (veremos sobre esto e sto más adelante) pero básicamente consiste en eso: Un arrollamiento de hilo conductor. El conjunto de hilo conductor de una bobina recibe el nombre de "arrollamiento", "bobinado" o "devanado". Cada una de las vueltas recibe el nombre de "vuelta" o "espira". Un bobinado puede ser de una o varias capas, es decir, un arrollamiento sobre otro arrollamiento. El interior de la bobina se conoce como núcleo, que puede ser de algún material ferromagnético o simplemente de aire. Como se puede ver, las bobinas pueden tener tamaño, forma y apariencias muy distintas. Es muy importante que ese hilo hil o conductor esté aislado eléctricamente para que realmente sea una bobina, de lo contrario sería un simple conductor eléctrico ya que la corriente corri ente pasaría de espira a espira en lugar de recorrer el camino en espiral. En el caso de que la bobina la hagamos nosotros mismos, ese aislante debe ser eliminado en los extremos de la bobina para que qu e ésta pueda ser conectada al circuito correspondiente. No todas las bobinas son de dos terminales. Las hay con una o más tomas intermedias, i ntermedias, de modo que hay bobinas con tres o más terminales, aunque la de dos terminales (la mas sencilla) es bastante común.
Bobina. Partes que la componen
2.-Comportamiento
Entre una bobina y un simple conductor eléctrico hay una diferencia: En el caso de la bobina, el hilo o cable está dispuesto en forma de arrollamiento. Esto hace que ocurran varios fenómenos. - Convierten electricidad en campo magnético Cuando a una bobina se le comunica corriente eléctrica, parte de esa electricidad se convierte en un campo magnético (algo parecido a un imán) que rodea a la bobina. Mas tarde, ese campo magnético puede ser "reabsorbido" por la bobina y convertirse nuevamente en electricidad. En realidad esto ocurre también en un simple conductor, pero de una forma tan débil que apenas es apreciable. En una bobina este fenómeno ocurre de forma mucho más notable.
Hay cierto paralelismo entre la bobina y el condensador: Un condensador almacena la electricidad en forma de campo eléctrico. Una bobina la almacena en forma de campo magnético. - Se oponen a los cambios de corriente Otra característica de las bobinas es su oposición a los cambios de corriente. Ojo a la sutil diferencia: No se oponen a la corriente sino a los cambios de corriente. Por ejemplo, si se conectan 12V a una bobina, habrá una reacción de la bobina en el mismo momento en que se conecten la corriente. Dicha reacción consiste en un breve pulso de corriente (en sentido inverso al aplicado). Una vez ocurrido esto, la bobina conduce como un conductor normal si bien a su alrededor habrá un campo magnético mas o menos intenso dependiendo de cómo sea la bobina y la corriente que la atraviese.
Reacción de una bobina a los CAMBIOS de tensión. En CC esto ocurre al conectar y desconectar la corriente
Cuando más tarde, se desconecten esos 12 V, ocurrirá un nuevo pulso de corriente que se opondrá al cambio de corriente. Ahora el pulso de corriente será en el mismo sentido en que la corriente circulaba. Esto explica la aparición de arcos y chispazos en los interruptores cuando se desconectan dispositivos basados en bobinas tales como grupos de tubos fluorescentes (llevan reactancias en sus circuitos). - Generan electricidad si un campo magnético las afecta Antes hablábamos de aplicar corriente eléctrica a una bobina, pero las bobinas son máquinas reversibles: Si el campo magnético de un imán interfiere con una bobina, generará en ésta un corriente eléctrica mas o menos intensa que dependerá de muchas variables. Lo veremos de forma práctica en "usos de las bobinas" - Atraen objetos ferromagnéticos El campo magnético creado en una bobina es capaz de atraer objetos con tanta o más fuerza que el más poderoso de los imanes. En esto se basa el electroimán, que tiene muchas aplicaciones.
Grúa basada en electroimán
3.-Características
Las bobinas tienen bastantes parámetros que definen su comportamiento. La magnitud más importante de una bobina es su valor de inductancia. Éste es el parámetro que nos van a preguntar en la tienda de electrónica cuando vayamos a comprar alguna bobina. Se mide en Henrios, pero en electrónica, a menudo se utilizan unidades menores como el milihenrio y el microhenrio. La inductancia es la oposición que presenta una bobina a los cambios de corriente. A mayor inductancia, mayor será la respuesta de la bobina a los cambios de corriente. La inductancia viene determinada por la forma en que se construya la bobina. Para hacernos a la idea, la inductancia será mayor cuanto mayor sea: - La longitud del hilo para hacer el arrollamiento o bobinado - El número de vueltas o espiras - El diámetro de esas espiras También influye la naturaleza, tamaño y forma del núcleo de la bobina. Hay aplicaciones tanto en forma de programa como on-line en páginas web donde podemos hacer cálculos de bobinas. La mayoría están en inglés. Por ejemplo: Aplicación para calcular bobinas
4.-Tipos de bobinas
Se pueden clasificar las bobinas en muchísimos tipos, pero al electrónico le importa sobretodo la siguiente clasificación: - Fijas: Tienen un valor de inductancia marcado de fábrica, un valor fijo. - Variables: Tienen un núcleo que puede introducirse mas o menos en el devanado haciendo que el valor de inductancia cambie dentro de un rango. Para ajustar el núcleo, normalmente el mecanismo utilizado es el de rosca. Es decir, el núcleo es roscado como un tornillo. Para la operación de ajuste de una bobina debe utilizarse una herramienta específica (trimador) y no un destornillador metálico común, pues en este último caso, la naturaleza metálica del destornillador falsea el valor real de la bobina mientras se está ajustando. Cuando
después de hecho el ajuste se retira el destornillador el valor de la bobina cambia súbitamente, con lo cual el ajuste es defectuoso.
Estuche de un juego de trimadores con punta de porcelana
Otro juego de trimadores, enteramente de plástico, más económico
5.-Usos de las bobinas
Las bobinas se utilizan para aplicaciones muy dispares, son verdaderamente polifacéticas y las podemos ver haciendo cosas muy diferentes. Algunos usos comunes son: - Transformadores: Si disponemos dos bobinas próximas entre sí, hacemos que el campo magnético de una bobina produzca corriente eléctrica en la otra. Si el número de espiras en ambas bobinas no es el mismo, podemos elevar o reducir el voltaje obtenido.
Esquema eléctrico de un transformador típico
Dedicaré un capítulo completo a los transformadores. - Reactancias para los fluorescentes : La llamada reactancia de los fluorescentes tiene la función de iniciar el encendido del tubo. Aunque en la actualidad este cometido lo hace con mas eficiencia un circuito electrónico, se sigue utilizando el conjunto cebador-reactancia - Filtros, en las fuentes de alimentación y otros circuitos Tienen la finalidad de eliminar o bloquear corrientes de alta frecuencia, indeseables en una fuente de alimentación. Se emplean mucho en radio, tv y comunicaciones en general. - Osciladores La propiedad de las bobinas de responder con un pulso de corriente las hace aptas para un dispositivo electrónico conocido como oscilador, que proporciona una señal alterna de una frecuencia determinada. Es el circuito LC basado en una bobina y un condensador, también conocido como circuito tanque. El valor de la frecuencia de resonancia del circuito LC dependerá del valor de la bobina y el condensador. La fórmula matemática que permite conocer esa frecuencia de resonancia es: F = Uno / 2 x PI x Raiz de L x C F es la frecuencia en herzios, L es la inductancia de la bobina, en henrios C es la capacidad del condensador en faradios
Circuito LC. Oscilación amortiguada. Fórmula para hallar la frecuencia de resonancia de un circuito LC conociendo L (inductancia) y C (Capacidad)
- electroimanes El campo magnético creado en una bobina hace posible usar esa bobina a modo de iman. En este caso hablamos de un electroimán. Si no aplicamos corriente a la bobina no hay campo magnético, no hay atracción. Aplicando una corriente variable obtendremos un poder de atracción también variable: Desde cero hasta un máximo. Este hace muy versátil al electroimán frente al imán convencional cuyo poder de atracción es fijo y no puede ser regulado. Se construyen electroimanes desde tamaño minúsculo para equipamiento y dispositivos electrónicos, relés, etc... hasta tamaños enormes y muy poderosos como los utilizados en grúas para mover grandes objetos metálicos. - Generadores La propiedad de generar electricidad al pasarles cerca un imán las hace idóneas para construir generadores, desde los mas pequeños hasta los más potentes generadores industriales - Sensores Una bobina cambia su valor de inductancia según el núcleo que se le ponga. Al cambiar su valor de inductancia, si esta bobina forma parte de un circuito oscilante, también cambiará la frecuencia de resonancia de este circuito. Este hecho puede aprovecharse para detectar la presencia de metales, tal como en los buscadores de metales. - Altavoces Los altavoces basan su funcionamiento en poner una bobina junto a un imán. Al aplicar a la bobina una corriente cambiante (la del sonido), esta bobina se moverá al ritmo de esa corriente (la del sonido). Si se le une una membrana a la bobina, ésta emitirá el sonido. Podéis ver como hacer un altavoz experimental en uno de mis vídeos:
6.-Símbolo de una bobina en un esquema
Los símbolos utilizados para las bobinas en los esquemas son los siguientes:
Simbología utilizada en los esquemas electrónicos para representar bobinas
7.-Cómo medir o comprobar una bobina
Una bobina puede tener dos tipos de avería: 1.Bobina cortada. Es la avería más fácil de detectar. Consiste en que el hilo de la bobina se corta, se interrumpe, por cualquier causa: Exceso de corriente, envejecimiento, acción de productos, acción mecánica por mal manejo... Esta avería puede producirse en cualquier parte del bobinado, pero lo más común es que se produzca en los bornes de la bobina o incluso en la misma soldadura (en caso de que vaya soldada a un circuito impreso). Para determinar si ésta es la avería de una bobina basta con medirla con un polímetro seleccionado en ohmios. Por regla general las bobinas deben dar valores cercanos a CERO ohmios, pero ¡Ojo! porque en algunos casos la bobina no tiene porqué dar un valor muy cercano a cero para estar bien. Por ejemplo: El típico transformador con primario de 0-220V y secundario de 12V. Recordemos que un transformador de este tipo son dos bobinas: Primario y secundario. El secundario SÍ debe dar un valor cercano a cero, pues se trata de un devanado con pocas vueltas y un hilo mas bien grueso (muy conductor). En cambio, el primario puede (y debe) dar un valor de decenas o incluso centenares de ohmios, pues
se trata de un bobinado de muchas vueltas y un hilo bastante fino (por lo tanto ya no es tan conductor). Lo mismo con los secundarios de las bobinas de los transformadores de los inversores en TV y monitores. 2. Bobina en cortocircuito. Este caso ya no es tan evidente como el anterior. Consiste en que dos o más espiras pierden el aislamiento y se rozan eléctricamente entre sí. Si se trata de dos espiras contiguas el efecto no será muy acusado, pero si son dos espiras alejadas entre sí (caso de las bobinas multicapa) el efecto será mayor, pudiendo provocar que la bobina no funcione. Esta avería puede producirse por calentamiento, golpes, vibraciones, defectos de fábrica... No es posible determinar esta avería con un polímetro común midiendo en ohmios, pues tanto si la bobina está bien como si está cortocircuitada, en la mayoría de los casos la lectura será de casi cero ohmios. Existe una excepción: Algunos modelos de polímetro llevan una escala para medir inductancia, si bien no cubren toda la escala. Normalmente sólo miden microhenrios. Otra posibilidad es utilizar un inductómetro o probador de bobinas, que sí cubren un buen rango de valores de inductancia (no suelen ser baratos). La última opción (que nunca falla) para descartar una bobina como averiada es sustituirla por una nueva.
Tipos de bobinas:
Símbolos de Bobinas:
