Circuitos Integrados

Un circuito integrado es una pastilla (o "chip") muy delgada en la que se encuentran miles o millones de dispositivos electrónicos interconectados, principalmente transistores, aunque también componentes pasivos como resistencias o capacitores. Su área puede ser de un cm2 o incluso inferior. Algunos de los circuitos integrados más avanzados son los microprocesadores que controlan múltiples artefactos: desde computadoras hasta electrodomésticos, pasando por los teléfonos móviles. Otra familia importante de circuitos integrados la constituyen las memorias digitales.

Los circuitos integrados son unidades funcionales completas. Esto no quiere decir que por si mismos son capaces de cumplir la función para los que estén diseñados. Para ello serán necesarios unos componentes pasivos y activos para completar dicha funcionalidad. Si los circuitos integrados no existieran las placas de

circuito impreso para los aparatos serían muy grandes y además estarían llenos de componentes. Este tipo de dispositivos, por su diseño, son capaces de albergar en su interior y de forma casi microscópica gran cantidad

de componentes, sobre todo, semiconductores.No todos los componentes electrónicos se pueden integrar con la misma facilidad:

Como antes se indicó los semiconductores, básicamente, los transistores y diodos, presentan menos problemas y menor costo en la integración.

Igualmente tanto resistencias como condensadores se pueden integrar pero aumenta el coste.Por último las bobinas no se integran por la dificultad física que entrañan, así mismo ocurre con relés,

cristales de cuarzo, displays, transformadores y componentes tanto pasivos como activos que disipan una potencia considerable respecto de la que podrían soportar una vez integrados.

El proceso de fabricación de un circuito integrado es como se observa en la figura de un modo esquemático:

a) Diseño del circuito que se quiere integrar.

b) Máscara integrada con los semiconductores necesarios según el diseño del circuito.

c) Oblea de silicio donde se fabrican en serie los chips.

d) Corte del microchip.

e) Ensamblado del microchip en su encapsulado y a los pines correspondientes.

f) Terminación del encapsulado.

Ventajas e Inconvenientes De Los Circuitos Integrados

Bajo coste.Debido a su integración, es más fácil almacenarlos por el espacio que ocupan.Tienen un consumo energético inferior al de los circuitos anteriores.Permiten que las placas de circuitos impresos de las distintas aplicaciones existentes tengan un tamaño

bastante más pequeño.Son más fiables.

Reducida potencia de salida.

Limitación en los voltajes de funcionamiento.

Dificultad en la integración de determinados componentes (bobinas, resistencia y condensadores de valores considerables...).

Tipos de circuitos integrados

Existen tres tipos de circuitos integrados:

Circuitos monolíticos

: Están fabricados en un solo monocristal, habitualmente de silicio, pero también existen en germanio, arseniuro de galio, silicio-germanio, etc.

Circuitos híbridos de capa fina

: Son muy similares a los circuitos monolíticos, pero, además, contienen componentes difíciles de fabricar con tecnología monolítica. Muchos conversores A/D y conversores D/A se fabricaron en tecnología híbrida hasta que los progresos en la tecnología permitieron fabricar resistencias precisa

Circuitos híbridos de capa gruesa

: Se apartan bastante de los circuitos monolíticos. De hecho suelen contener circuitos monolíticos sin cápsula (dices), transistores, diodos, etc., sobre un sustrato dieléctrico, interconectados con pistas conductoras. Las resistencias se depositan por serigrafía y se ajustan haciéndoles cortes conlaser. Todo ello se encapsula, tanto en cápsulas plásticas como metálicas, dependiendo de la disipación de potencia que necesiten. En muchos casos, la cápsula no está "moldeada", sino que simplemente consiste en una resina epoxi que protege el circuito. En el mercado se encuentran circuitos híbridos para módulos de RF, fuentes de alimentación, circuitos de encendido paraautomovil, etc.

Clasificación de los Circuitos Integrados de acuerdo a su estructura.

Escalas De Integración

Las escalas de integración hacen referencia a la complejidad de los circuitos integrados, dichas escalas están normalizadas por los fabricantes. Número de componentes - los circuitos integrados se clasifican en:

Escala de integración Nº componentes Aplicaciones típicas

SSI: pequeña escala de integración <100 Puertas lógica y biestables

MSI: media escala de integración +100 y -1000 Codificadores, sumadores, registros...

LSI: gran escala de integración +1000 y -100000 Circuitos aritméticos complejos, memorias...

VLSI: Muy alta escala de integración +100000 y -106 Microprocesadores, memorias, microcontroladores...

ULSI: Ultra alta escala de integración + 106 Procesadores digitales y microprocesadores avanzados

SSI (Small Scale Integration) pequeño nivel: de 10 a 100 transistores

MSI (Medium Scale Integration) medio: 100 a 1.000 transistores

LSI (Large Scale Integration) grande: 1.000 a 10.000 transistores

VLSI (Very Large Scale Integration) muy grande: 10.000 a 100.000 transistores

ULSI (Ultra Large Scale Integration) ultra grande: 100.000 a 1.000.000 transistores

GLSI (Giga Large Scale Integration) giga grande: mas de un millón de transistores

En cuanto a las funciones integradas,

los circuitos se clasifican en dos grandes grupos:

Circuitos integrados analógicos. Pueden constar desde simples transistores encapsulados juntos, sin unión entre ellos, hasta dispositivos completos como amplificadores, osciladores o incluso receptores de radio completos.

Circuitos integrados digitales. Pueden ser desde básicas puertas lógicas (Y, O, NO) hasta los más complicados microprocesadores o micro controladores.

Éstos son diseñados y fabricados para cumplir una función específica dentro de un sistema. En general, la fabricación de los CI es compleja ya que tienen una alta integración de componentes en un espacio muy reducido de forma que llegan a ser microscópicos. Sin embargo, permiten grandes simplificaciones con respecto los antiguos circuitos, además de un montaje más rápido.

La clasificación de los Circuitos Integrados de acuerdo a su estructura puede ser de acuerdo a la cantidad de compuertas utilizadas para implementar la función propia del chip (llamado Escalas de Integración) como sabemos, las compuertas son los bloques constructivos básicos de todos los circuitos digitales.

Clasificación De Los Circuitos Integrados Por Su Aplicación

Circuitos de aplicación especifica: circuitos diseñados para una función concreta (tarjeta de sonido, de video, amplificadores, temporizadores, reguladores..)

Circuitos de propósito general: aquellos circuitos que pueden realizar diferentes funciones (microcontroladores, familia 74XX y 40XX).

Circuitos programables: presentan características intermedias a los anteriores (Dispositivos Lógicos Programables (PLD), Arrays de Puertas Programables (FPGA).

ENCAPSULADOS

Encapsulado DIP o DIL (Dual In Line)

Encapsulado flat-packEncapsulado SOIC (Small Outline

Integrated Circuit)

Encapsulado PLCC (Plastic Lead Chip Carrier)

Encapsulado LCCC ( Leaded Ceramic Chip Carrier)

Encapsulado SIP

 

ENCAPSULADO DIP o DIL.- Este es el encapsulado más empleado en montaje por taladro pasante en placa. Este puede ser cerámico (marrón) o de plástico (negro). Un dato importante en todos los componentes es la distancia entre patillas que poseen, en los circuitos integrados es de vital importancia este dato, así en este tipo el estándar se establece en 0,1 pulgadas (2,54mm).Se suelen fabricar a partir de 4, 6, 8, 14, 16, 22, 24, 28, 32, 40, 48, 64 patillas, estos son los que más se utilizan.Otra norma que también suele cumplirse se refiere a la identificación de la numeración de las patillas o pines: la patilla número uno se encuentra en un extremo señalada por un punto o una muesca en el encapsulado y se continua la numeración en sentido antihorario (sentido contrario a las agujas del reloj), mirando al integrada desde arriba. Por regla general, en todos los encapsulados aparece la denominación del integrado, así como, los códigos particulares de cada fabricante.

ENCAPSULADO FLAT-PACK.- se diseñan para ser soldados en máquinas automáticas o semiautomáticas, ya que por la disposición de sus patillas se pueden soldar por puntos. El material con el que se fabrican es cerámico. La numeración de sus patillas es exactamente igual al anterior. Sus terminales tienen forma de ala de gaviota. La distancia entre patillas es de 1,27mm, la mitad que en los DIP.

ENCAPSULADO SOIC.- Circuito integrado de pequeño contorno. Son los más populares en los circuitos de lógica combinacional, tanto en TTL como en CMOS. También la terminación de las patillas es en forma de ala de gaviota. Se sueldan directamente sobre las pistas de la placa de circuito impreso, en un área denominada footprint. La distancia entre patillas es de 1,27mm (0,05"). La numeración de los pines es exactamente igual a los casos anteriores.

ENCAPSULADO PLCC.- Se emplea en técnicas de montaje superficial pero, generalmente, montados en zócalos, esto es debido a que por la forma en J que tienen sus terminales la soldadura es difícil de verificar con garantías. Esto permite su uso en técnicas de montaje convencional. Se fabrican en material plástico. En este caso la numeración de sus patillas varía respecto de los anteriores. El punto de inicio se encuentra en uno de los lados del encapsulado, que coincide con el lado de la cápsula que acaba en chaflán, y siguiendo en sentido antihorario. La distancia entre terminales es de 1,27mm.

ENCAPSULADO LCC.- Al igual que el anterior se monta en zócalo y puede utilizarse tanto en montaje superficial como en montaje de taladro pasante. Se fabrica en material cerámico y la distancia entre terminales es cerámico.

Los encapsulados que aparecen en este tema son los más importantes y los más utilizados. Como es lógico esta es una pequeña selección de la infinidad de tipos de cápsulas que existen. Si pulsas en el siguiente botón verás una clasificación de circuitos integrados bajo dos criterios que se refieren a la forma física y disposición de patillaje, así como, al montaje en placa de circuito impreso (Montaje convencional y SMD).

EL TEMPORIZADOR 555 ( I )

Se trata del timer 555. Este circuito integrado tiene un aspecto como el siguiente:

El diagrama esquemático interno de un timer 555 típico muestra que este contiene una variedad de

componentes tanto analógicos como digitales:

Sin embargo, resulta mucho más instructivo analizar el diagrama de bloques funcionales implementados por los

componentes electrónicos con los cuales está construído el timer 555:

Circuito integrado:

Práctica 1. La puerta lógica NOT (7404)El diagrama del conexionado del circuito integrado es el siguiente:

El diagrama es como el interior del circuito integrado, los números del 1 al 14 son las patillas metálicas del circuito integrado (CI), para localizar la patilla correcta el CI viene con una marca, a partir de ella se cuenta de izquierda a derecha del 1 al 14 como vemos a continuación:

El diagrama básico del amplificador es este:

Lo adaptaremos para que nos de sonido a ambos lados del audífono (duplicándolo), y le añadiremos una sección mas que llamaremos fuente de poder. La fuente de poder, necesaria para producir un balance entre los voltajes negativo y positivo. Crea además una tierra virtual y contiene un interruptor de encendido y apagado y un led que nos permitirá darnos cuenta en qué momento está funcionando el sistema.

Esta es la fuente de poder. A la izquierda vemos en amarillo la batería de 9 voltios. Arriba denominado SW1 tenemos el interruptor y marcado como D1 tenemos el Led. Lo demás son resistencias y condensadores. Las salidas marcadas como +4.5V y -4.5V, proveeran de energía a nuestro amplificador.

Ahora veamos el diagrama total del amplificador. En el ya está incluido un pequeño circuito para el micrófono. El cual termina en el denominado 50K POT que viene a ser un potenciómetro para subir o bajar el volumen del amplificador. Todos los rectangulitos azules son resistencias y casi todo lo demás son condensadores, con excepción del circuito integrado TL072 (el amplificador original de CMoy pide un circuito integrado dual op-amp OPA2132PA, ó OPA2132P sino el OPA2134PA, pero estos son muy dificiles de conseguir en lima) que aunque se vea dos veces en el diagrama es usado solo una vez en este caso (mas adelante lo usaremos dos veces), y conectado a sus 8 patitas de acuerdo al diagrama.Todo lo marcado con líneas de tierra se conectaran a la tierra virtual generada por nuestra fuente de poder, y todo lo que este marcado con -4.5V se conectara a la salida denominada de la misma manera de la fuente de poder, igualmente con la que dice +4.5V

Diagrama

    Este es el diagrama para un solo amplificador, en la tarjeta se pueden colocar 4 circuitos integrados, obteniendo 5W por cada bocina, 2 para el lado izquierdo y 2 para el lado derecho. Solo se necesitan 5

componentes externos y el amplificador queda listo.

Hola que tal, esta vez los voy a molesta con el PCB de un amplificador de 55w para auto, sacado de Pablin.

Tensión de Alimentación: 8 a 18 VCCSensibilidad a la entrada: 760mV RMSImpedancia de entrada: 70KPotencia de Salida: 55W RMS (Carga: 4 ohms)Distorsión Armónica Total: 0.1% (a 1W sobre 4 ohms) 0.5% (a 35W sobre 4 ohms) 1% (a 55W sobre 4ohms)Relación Señal/Ruido (con 1W sobre 4 ohms): 88dBAPotencia Ancho de Banda (a 25W sobre 4 ohms): 7.5Hz a 185KHzCorriente en reposo (activado): 135mACorriente máxima (a 55w sobre 4 ohms): 10A

Transformador

Transformadores

Los transformadores están formados por una o más bobinas devanadas sobre un núcleo de tipo B o D, siendo estos los más comunes. El transformador consta de un primario y un secundario, aunque en casos especiales pueden ser más primarios o secundarios. Por ejemplo, en un transformador para 110 y 220, se necesitan dos bobinas o una sola con derivación central, lo mismo sucede con el secundario; la imagen simboliza un transformador con derivaciones centrales tanto en el primario como en el secundario.

La función del transformador es aumentar o reducir la corriente alterna, la corriente directa no puede ser transformada dado que su conducción es en una sola dirección. Para elevar o disminuir corriente directa se necesita de un circuito electrónico llamado inversor, este oscila convirtiendo la corriente en alterna y de esta forma ya se puede aplicar a un transformador.

Existen también los autotransformadores, los cuales constan de una única bobina, que tiene varias derivaciones, que entregan un voltaje determinado cada una de ellas. Este tipo de transformadores fue muy popular en los elevadores de voltaje manuales, se reducía o elevaba el voltaje con la ayuda de un interruptor de 1 polo y varias posiciones. Cabe decir que de cualquier transformador podemos hacer un autotransformador.

El transformador es un dispositivo que se encarga de "transformar" el voltaje de corriente alterna que tiene a su entrada en otro diferente amplitud, que entrega a su salida.

Se compone de un núcleo de hierro sobre el cual se han arrollado varias espiras (vueltas) de alambre conductor.

Este conjunto de vueltas se llaman bobinas y se denominan:

Bobina primaria o "primario" a aquella que recibe el voltaje de entrada y Bobina secundaria o "secundario" a aquella que entrega el voltaje transformado.

- La Bobina primaria recibe un voltaje alterno que hará circular, por ella, una corriente alterna.

- Esta corriente inducirá un flujo magnético en el núcleo de hierro.

- Como el bobinado secundario está arrollado sobre el mismo núcleo de hierro, el flujo magnético circulará a través de las espiras de éste.

- Al haber un flujo magnético que atraviesa las espiras del "Secundario", se generará por el alambre del secundario un voltaje. En este bobinado secundario habría una corriente si hay una carga conectada (el secundario conectado por ejemplo a un resistor)

La razón de transformación del voltaje entre el bobinado "Primario" y el "Secundario" depende del número de vueltas que tenga cada uno. Si el número de vueltas del secundario es el triple del primario. En el secundario habrá el triple de voltaje. La fórmula:

Entonces:Vs = Ns x Vp / Np

Un transformador puede ser "elevador o reductor" dependiendo del número de espiras de cada bobinado. Si se supone que el transformador es ideal. (la potencia que se le entrega es igual a la que se obtiene de él, se desprecian las perdidas por calor y otras), entonces:

Potencia de entrada (Pi) = Potencia de salida (Ps). Pi = Ps

Si tenemos los datos de corriente y voltaje de un dispositivo, se puede averiguar su potencia usando la siguiente fórmula.

Potencia = voltaje x corriente

P = V x I (en watts)

Aplicando este concepto al transformador y como

P(bobinado pri) = P(bobinado sec)

entonces...

La única manera de mantener la misma potencia en los dos bobinados es que cuando el voltaje se eleve, la corriente se disminuya en la misma proporción y viceversa. Entonces:

Así, para conocer la corriente en el secundario (Is) cuando tengo:- Ip (la corriente en el primario),- Np (espiras en el primario) y- Ns (espiras en el secundario)se utiliza siguiente fórmula: Is = Np x Ip / Ns

 El Transformador real 

  El Transformador real. Circuito equivalente   

 

Embobinado y reparación de Transformadores

Concepto, fórmulas, ejemplo

Resumen de conceptos

Relación de transformación: Es la relación entre el número de espiras del primario y del secundario, la cual es igual a la relación entre la tensión del primario y del secundario sin carga.

Relación entre corrientes: Es inversa a la relación de transformación.

Rendimiento: Nos dice cuanta potencia se aplica al transformador y cuanta entrega este a la carga. La diferencia se pierde en los devanados en forma de calor por efecto JOULE, debido a que estos no tienen una resistencia nula, y también en el núcleo debido a histéresis y corrientes de Foucault.

Núcleos: Son las chapas de material ferro-magnético, hierro al que se añade una pequeña porción de silicio. Se recubre de barniz aislante que evita la irculación de corrientes de Foucault.

Potencia= V x I

N1/N2 = V1/V2

Fórmulas  

Area = A

donde * = 0.8 si el núcleo es fino y 1.2 si el núcleo es de inferior calidad.

Se da en cm2 y está determinada por los lados del sector azul de la figura. Es el resultado de L x L.

El número de vueltas por voltio = A x 0.02112

El voltaje deseado para cada caso se dividirá por el resultado de este número.

Ejemplo real:Embobinar un transformador de 200 W con un V primario = 115V y un V secundario=50V.

Comenzamos por el área del transformador:

Número de vueltas por voltio:

A x 0.02112 = 14.14 x 0.02112

VxV = 0.29

Entonces: 115 V / 0.29 = 396 vueltas en el primario.50 V / 0.29 = 172 vueltas en el secundario.

Ahora sabiendo la potencia (200W) podemos calcular la corriente presente en ambos devanados.I = W / VI = 200/ 115I = 1.73 amperios en el primario.I = 200/ 50I = 4 amperios en el secundario.

Si utilizamos una tabla de equivalencias en AWG como la que mostramos a continuación sabremos el calibre del alambre a utilizar.

De acuerdo a la tabla, para el primario necesitamos comprar alambre calibre 20 y para el secundario alambre calibre 16.

AWG Diam. mm Amperaje   AWG Diam. mm Amperaje

1 7.35 120 16 1.29 3,7

2 6.54 96 17 1.15 3,2

3 5.86 78 18 1.024 2,5

4 5.19 60 19 0.912 2,0

5 4.62 48 20 0.812 1,6

6 4.11 38 21 0.723 1,2

7 3.67 30 22 0.644 0,92

8 3.26 24 23 0.573 0,73

9 2.91 19 24 0.511 0,58

10 2.59 15 25 0.455 0,46

11 2.30 12 26 0.405 0,37

12 2.05 9,5 27 0.361 0,29

13 1.83 7,5 28 0.321 0,23

14 1.63 6,0 29 0.286 0,18

15 1.45 4,8 30 0.255 0,15

Tipos de Transformadores

Según sus aplicaciones

Transformador elevador/reductor de tensión

Son empleados en las subestaciones de la red de transporte de energía eléctrica, con el fin de disminuir las pérdidas por efecto Joule. Debido a la resistencia de los conductores, conviene transportar la energía eléctrica a tensiones elevadas, lo que origina la necesidad de reducir nuevamente dichas tensiones para adaptarlas a las de utilización.

Transformador de aislamiento

Proporciona aislamiento galvánico entre el primario y el secundario, de manera que consigue una alimentación o señal "flotante". Suele tener una relación 1:1. Se utiliza principalmente como medida de protección, en equipos que trabajan directamente con la tensión de red. También para acoplar señales procedentes de sensores lejanos, en equipos de electromedicina y allí donde se necesitan tensiones flotantes entre sí.

Transformador de alimentación

Pueden tener una o varias bobinas secundarias y proporcionan las tensiones necesarias para el funcionamiento del equipo. A veces incorporan fusibles que cortan su circuito primario cuando el transformador alcanza una temperatura excesiva, evitando que éste se queme, con la emisión de humos y gases que conlleva el riesgo de incendio. Estos fusibles no suelen ser reemplazables, de modo que hay que sustituir todo el transformador.

Transformador trifásico

Tienen tres bobinados en su primario y tres en su secundario. Pueden adoptar forma de estrella (Y) (con hilo de neutro o no) o de triángulo (Δ) y las combinaciones entre ellas: Δ-Δ, Δ-Y, Y-Δ y Y-Y. Hay que tener en cuenta que aún con relaciones 1:1, al pasar de Δ a Y o viceversa, las tensiones varían.

Transformador de pulsos

Es un tipo especial de transformador con respuesta muy rápida (baja autoinducción) destinado a funcionar en régimen de pulsos. y ademas un muy versátil utilidad en cuanto al control de tensión 220

Transformador de línea o flyback

Es un caso particular de transformador de pulsos. Se emplea en los televisores con TRC (CRT) para generar la alta tensión y la corriente para las bobinas de deflexión horizontal. Además suele proporcionar otras tensiones para el tubo (Foco, filamento, etc). Además de poseer una respuesta en frecuencia más alta que muchos transformadores, tiene la característica de mantener diferentes niveles de potencia de salida debido a sus diferentes arreglos entre sus bobinados secundarios

Transformador con diodo dividido

Es un tipo de transformador de línea que incorpora el diodo rectificador para proporcionar la tensión contínua de MAT directamente al tubo. Se llama diodo dividido porque está formado por varios diodos más pequeños repartidos por el bobinado y conectados en serie, de modo que cada diodo sólo tiene que soportar una tensión inversa relativamente baja. La salida del transformador va directamente al ánodo del tubo, sin diodo ni triplicador.

Transformador de impedancia

Este tipo de transformador se emplea para adaptar antenas y líneas de transmisión (tarjetas de red, teléfonos...) y era imprescindible en los amplificadores de válvulas para adaptar la alta impedancia de los tubos a la baja de los altavoces. Si se coloca en el secundario una impedancia de valor Z, y llamamos n a Ns/Np, como Is=-Ip/n y Es=Ep.n, la impedancia vista desde el primario será Ep/Ip = -Es/n²Is = Z/n². Así, hemos conseguido transformar una impedancia de valor Z en otra de Z/n². Colocando el transformador al revés, lo que hacemos es elevar la impedancia en un factor n².

Estabilizador de tensión

Es un tipo especial de transformador en el que el núcleo se satura cuando la tensión en el primario excede su valor nominal. Entonces, las variaciones de tensión en el secundario quedan limitadas. Tenía una labor de protección de los equipos frente a fluctuaciones de la red. Este tipo de transformador ha caído en desuso con el desarrollo de los reguladores de tensión electrónicos, debido a su volumen, peso, precio y baja eficiencia energética.

Transformador híbrido o bobina híbrida

Es un transformador que funciona como una híbrida. De aplicación en los teléfonos, tarjetas de red, etc.

Balun

Es muy utilizado como balun para transformar líneas equilibradas en no equilibradas y viceversa. La línea se equilibra conectando a masa la toma intermedia del secundario del transformador.

Transformador electrónico

Esta compuesto por un circuito electrónico que eleva la frecuencia de la corriente eléctrica que alimenta al transformador, de esta manera es posible reducir drásticamente su tamaño. También pueden formar parte de circuitos más complejos que mantienen la tensión de salida en un valor prefijado sin importar la variación en la entrada, llamados fuente conmutada.

Transformador de frecuencia variable

Son pequeños transformadores de núcleo de hierro, que funcionan en la banda de audiofrecuencias. Se utilizan a menudo como dispositivos de acoplamiento en circuitos electrónicos para comunicaciones, medidas y control.

Transformadores de medida

Entre los transformadores con fines especiales, los más importantes son los transformadores de medida para instalar instrumentos, contadores y relés protectores en circuitos de alta tensión o de elevada corriente. Los transformadores de medida aíslan los circuitos de medida o de relés, permitiendo una mayor normalización en la construcción de contadores, instrumentos y relés.

Según su construcción

Transformador de grano orientado

Transformador de grano orientado

El núcleo está formado por una chapa de hierro de grano orientado, enrollada sobre sí misma, siempre en el mismo sentido, en lugar de las láminas de hierro dulce separadas habituales. Presenta pérdidas muy reducidas pero es caro. La chapa de hierro de grano orientado puede ser también utilizada en transformadores orientados (chapa en E), reduciendo sus perdidas.

Autotransformador

El primario y el secundario del transformador están conectados en serie, constituyendo un bobinado único. Pesa menos y es más barato que un transformador y por ello se emplea habitualmente para convertir 220V a 125V y viceversa y en otras aplicaciones similares. Tiene el inconveniente de no proporcionar aislamiento galvánico entre el primario y el secundario.

Transformador toroidal

Pequeño transformador con núcleo toroidal.

El bobinado consiste en un anillo, normalmente de compuestos artificiales de ferrita, sobre el que se bobinan el primario y el secundario. Son más voluminosos, pero el flujo magnético queda confinado en el núcleo, teniendo flujos de dispersión muy reducidos y bajas pérdidas por corrientes de Foucault.

Transformador de núcleo de aire

En aplicaciones de alta frecuencia se emplean bobinados sobre un carrete sin núcleo o con un pequeño cilindro de ferrita que se introduce más o menos en el carrete, para ajustar su inductancia.

SÍMBOLOS DE TRANSFORMADORES ELÉCTRICOS

Transformador (bobina) con núcleo de aire

Autotransformador

Transformador (bobina) con núcleo de aire

Autotransformador

Transformador (bobina) con núcleo de aire

Autotransformador

Transformador de acoplamiento ajustable

Transformador ajustable

Transformador con núcleo de hierro

Transformador ajustable

Transformador con núcleo de ferrita

Transformador de intensidad (corriente)

Transformador ajustable con núcleo de ferrita

Transformador de intensidad (corriente)

Transformador apantallado o blindado

Transformador de intensidad (corriente)

Transformador de fuerza

TRANSFORMADORES

Transformador de corriente típico de laboratorio

Transformador de corriente típico de laboratorio

Transformador trifásico de laboratorio

Transformador monofásico de laboratorio

Transformador de distribución común de la ciudad

Transformadores de distribución empresa eléctrica

Autotransformador típico de laboratorio

Transformador de potencia

Transformador trifásico interior

TRANSFORMADOR DE POTENCIA

Se utilizan para substransmisión y transmisión de energía eléctrica en alta y media tensión. Son de aplicación en subestaciones transformadoras, centrales de generación y en grandes usuarios.

Características Generales:Se construyen en potencias normalizadas desde 1.25 hasta 20 MVA, en tensiones de 13.2, 33, 66 y 132 kV y frecuencias de 50 y 60 Hz.

TRANSFORMADOR DE DISTRIBUCION

Se denomina transformadores de distribución, generalmente los transformadores de potencias iguales o inferiores a 500 kVA y de tensiones iguales o inferiores a 67 000 V, tanto monofásicos como trifásicos. Aunque la mayoría de tales unidades están proyectadas para montaje sobre postes, algunos de los tamaños de potencia superiores, por encima de las clases de 18 kV, se construyen para montaje en estaciones o en plataformas. Las aplicaciones típicas son para alimentar a granjas, residencias, edificios o almacenes públicos, talleres y centros comerciales.

A continuación se detallan algunos tipos de transformadores de distribución.

Descripción:Se utilizan en intemperie o interior para distribución de energía eléctrica en media tensión. Son de aplicación en zonas urbanas, industrias, minería, explotaciones petroleras, grandes centros comerciales y toda actividad que requiera la utilización intensiva de energía eléctrica.

Características Generales:Se fabrican en potencias normalizadas desde 25 hasta 1000 kVA y tensiones primarias de 13.2, 15, 25, 33 y 35 kV. Se construyen en otras tensiones primarias según especificaciones particulares del cliente. Se proveen en frecuencias de 50-60 Hz. La variación de tensión, se realiza mediante un conmutador exterior de accionamiento sin carga.

TRANSFORMADORES SECOS ENCAPSULADOS EN RESINA EPOXI

Descripción:Se utilizan en interior para distribución de energía eléctrica en media tensión, en lugares donde los espacios reducidos y los requerimientos de seguridad en caso de incendio imposibilitan la utilización de transformadores refrigerados en aceite.

Son de aplicación en grandes edificios, hospitales, industrias, minería, grandes centros comerciales y toda actividad que requiera la utilización intensiva de energía eléctrica.

Características Generales:Su principal característica es que son refrigerados en aire con aislación clase F, utilizándose resina epoxi como medio de protección de los arrollamientos, siendo innecesario cualquier mantenimiento posterior a la instalación. Se fabrican en potencias normalizadas desde 100 hasta 2500 kVA, tensiones primarias de 13.2, 15, 25, 33 y 35 kV y frecuencias de 50 y 60 Hz.

TRANSFORMADORES HERMÉTICOS DE LLENADO INTEGRAL

Descripción:Se utilizan en intemperie o interior para distribución de energía eléctrica en media tensión, siendo muy útiles en lugares donde los espacios son reducidos.

Son de aplicación en zonas urbanas, industrias, minería, explotaciones petroleras, grandes centros comerciales y toda actividad que requiera la utilización intensiva de energía eléctrica.

Características Generales:Su principal característica es que al no llevar tanque de expansión de aceite no necesita mantenimiento, siendo esta construcción más compacta que la tradicional. Se fabrican en potencias normalizadas desde 100 hasta 1000 kVA, tensiones primarias de 13.2, 15, 25, 33 y 35 kV  y frecuencias de 50 y 60 Hz.

TRANSFORMADORES RURALES

Descripción:Están diseñados para instalación monoposte en redes de electrificación suburbanas monofilares, bifilares y trifilares, de 7.6, 13.2 y 15 kV.

En redes trifilares se pueden utilizar transformadores trifásicos o como alternativa 3 monofásicos.

TRANSFORMADORES SUBTERRÁNEOS

Aplicaciones

Transformador de construcción adecuada para ser instalado en cámaras, en cualquier nivel, pudiendo ser utilizado donde haya posibilidad de inmersión de cualquier naturaleza.

Características

Potencia: 150 a 2000KVA

Alta Tensión: 15 o 24,2KV

Baja Tensión: 216,5/125; 220/127;380/220;400/231V

TRANSFORMADORES AUTO PROTEGIDOS

Aplicaciones

El transformador incorpora componentes para protección del sistema de distribución contra sobrecargas, corto-circuitos en la red secundaria y fallas internas en el transformador, para esto posee fusibles de alta tensión y disyuntor de baja tensión, montados internamente en el tanque, fusibles de alta tensión y disyuntor de baja tensión. Para protección contra sobre tensiones el transformador está provisto de dispositivo para fijación de pararrayos externos en el tanque.

Características

Potencia: 45 a 150KVA

Alta Tensión: 15 o 24,2KV

Baja Tensión: 380/220 o 220/127V

AUTOTRANSFORMADORES

Los autotransformadores se usan normalmente para conectar dos sistemas de transmisión de tensiones diferentes, frecuentemente con un devanado terciario en triángulo. De manera parecida, los autotransformadores son adecuados como transformadores elevadores de centrales cuando sé desea alimentar dos sistemas de transporte diferentes.

En este caso el devanado terciario en triángulo es un devanado de plena capacidad conectado al generador y los dos sistemas de transporte se conectan al devanado, autotransformador. El autotransformador no sólo presenta menores pérdidas que el transformador normal, sino que su menor tamaño y peso permiten el transporte  de potencias superiores.

Bobinas

Las bobinas son componentes que están formados por un alambre esmaltado de determinado calibre que se devana en un núcleo, este puede ser de material ferroso o de aire. El tipo de núcleo determina la inductancia de la bobina; si se utiliza núcleo con de ferrita la inductancia será mayor que con un núcleo de aire.

Inductacia: Es la propiedad de un circuito para generar en el mismo, una fuerza contraelectromotríz (F.C.E.M), cuando se alimenta con corriente alterna (C. A.).

Inducción: Es la influencia ejercida por un campo magnético, sobre cuerpos o conductores cercanos a este.Las bobinas se utilizan en circuitos sintonizados de radios receptores, televisores, transmisores, etc. También podemos verlas en relés, motores eléctricos y transformadores.

Un inductor o bobina es un componente pasivo de un circuito eléctrico que, debido al fenómeno de la autoinducción, almacena energía en forma de campo magnético.

Son componentes pasivos de dos terminales que generan un flujo magnético cuando se hacen circular por ellas una corriente eléctrica. Se fabrican arrollando un hilo conductor sobre un núcleo de material ferromagnético o al aire. Su unidad de medida es el Henrio (H) en el Sistema Internacional pero se suelen emplear los submúltiplos Hm .Hm ysol nos sodazilamron solobmís suS :setneiugis

 

1. Bobina 2. Inductancia 3. Bobina con tomas fijas

4. Bobina con núcleo ferromagnético 5. Bobina con núcleo de ferroxcube 6. Bobina blindada

7. Bobina electroimán 8. Bobina ajustable 9. Bobina variable

Existen bobinas de diversos tipos según su núcleo y según tipo de arrollamiento.Su aplicación principal es como filtro en un circuito electrónico, denominándose comúnmente, choques.

TIPOS DE BOBINAS

1. FIJAS

Con núcleo de aire.- El conductor se arrolla sobre un soporte hueco y posteriormente se retira este quedando con un aspecto parecido al de un muelle. Se utiliza en frecuencias elevadas. Una variante de la bobina anterior se denomina solenoide y difiere en el aislamiento de las espiras y la presencia de un soporte que no necesariamente tiene que ser cilíndrico. Se utiliza cuando se precisan muchas espiras. Estas bobinas pueden tener tomas intermedias, en este caso se pueden considerar como 2 o más bobinas arrolladas sobre un mismo soporte y conectadas en serie. Igualmente se utilizan para frecuencias elevadas.

 Con núcleo sólido.- Poseen valores de inductancia más altos que los anteriores debido a su nivel elevado  de permeabilidad magnética. El núcleo suele ser de un material ferromagnético. Los más usados son la ferrita y el ferroxcube. Cuando se manejan potencias considerables y las frecuencias que se desean eliminar son bajas se utilizan núcleos parecidos a los de los transformadores (en fuentes de alimentación sobre todo). Así nos encontraremos con las configuraciones propias de estos últimos. Las secciones de los  núcleos pueden tener forma de EI, M, UI y L.

Bobina de ferritaBobina de ferrita de nido de

abejaBobinas de ferrita para

SMDBobinas con núcleo

toroidal

Las bobinas de nido de abeja se utilizan en los circuitos sintonizadores de aparatos de radio en las gamas de onda media y larga. Gracias a la forma del bobinado se consiguen altos valores inductivos en un volumen mínimo.Las bobinas de núcleo toroidal se caracterizan por que el flujo generado no se dispersa hacia el exterior ya que por su forma se crea un flujo magnético cerrado, dotándolas de un gran rendimiento y precisión. La bobinas de ferrita arrolladas sobre núcleo de ferrita, normalmente cilíndricos, con aplicaciones en radio es muy interesante desde el punto de vista practico ya que, permite emplear el conjunto como antena colocándola directamente en el receptor.

Las bobinas grabadas sobre el cobre , en un circuito impreso tienen la ventaja de su mínimo coste pero son difícilmente ajustables mediante núcleo.

2. VARIABLES

También se fabrican bobinas ajustables. Normalmente la variación de inductancia se produce por desplazamiento del núcleo.Las bobinas blindadas pueden ser variables o fijas, consisten encerrar la bobina dentro de una cubierta metálica cilíndrica o cuadrada, cuya misión es limitar el flujo electromagnético creado por la propia bobina y que puede afectar negativamente a los componentes cercanos a la misma.

IDENTIFICACIÓN DE LAS BOBINAS

Las bobinas se pueden identificar mediante un código de colores similar al de las resistencias o mediante serigrafía directa.Las bobinas que se pueden identificar mediante código de colores presentan un aspecto semejante a las resistencias.

Color 1ª Cifra y 2ª Cifra Multiplicador Tolerancia

Negro 0 1 -

Marrón 1 10 -

Rojo 2 100 -

Naranja 3 1000 ±3%

Amarillo 4 - -

Verde 5 - -

Azul 6 - -

Violeta 7 - -

Gris 8 - -

Blanco 9 - -

Oro - 0,1 ±5%

Plata - 0,01 ±10%

Ninguno - - ±20%

El valor nominal de las bobinas viene marcado en microhenrios (.)Hm

DieléctricosSe denomina dieléctricos a los materiales que no conducen la electricidad, por lo que pueden ser utilizados como aislantes eléctricos.

El aislamiento eléctrico se produce cuando se cubre un elemento de una instalación eléctrica con un material que no es conductor de la electricidad, es decir, un material que resiste el paso de la corriente a través del elemento que recubre y lo mantiene en su trayectoria a lo largo del conductor. Dicho material se denomina aislante eléctrico.

Diferencia entre aislantes y conductores

La diferencia de los distintos materiales es que los aislantes son materiales que presentan gran resistencia a que las cargas que lo forman se desplacen y los conductores tienen cargas libres y que pueden moverse con facilidad.

De acuerdo con la teoría moderna de la materia (comprobada por resultados experimentales), los átomos de la materia están constituidos por un núcleo cargado positivamente, alrededor del cual giran a gran velocidad cargas eléctricas negativas. Estas cargas negativas, los electrones, son indivisibles e idénticas para toda la materia.

En los elementos llamados conductores, algunos de estos electrones pueden pasar libremente de un átomo a otro cuando se aplica una diferencia de potencial (o tensión eléctrica) entre los extremos del conductor.

A este movimiento de electrones es a lo que se llama corriente eléctrica. Algunos materiales, principalmente los metales, tienen un gran número de electrones libres que pueden moverse a través del material. Estos materiales tienen la facilidad de transmitir carga de un objeto a otro, estos son los antes mencionados conductores.

Los mejores conductores son los elementos metálicos, especialmente la plata (es el más conductor), el cobre, el aluminio, etc.

Los materiales aislantes tienen la función de evitar el contacto entre las diferentes partes conductoras (aislamiento de la instalación) y proteger a las personas frente a las tensiones eléctricas (aislamiento protector).

Algunos ejemplos de este tipo de materiales son el vidrio, la cerámica, la goma, la mica, la cera, el papel, la madera seca, la porcelana, algunas grasas para uso industrial y electrónico y la baquelita. Los dieléctricos se utilizan en la fabricación de condensadores, para que las cargas reaccionen. Cada material dieléctrico posee una constante dieléctrica k. que es conocida como a constante de proporcionalidad directa e inversamente proporcional hablando matematicamente

Tenemos k para los siguiente dieléctricos: Vacío tiene k = 1; Aire (seco) tiene k = 1.00059; Teflón tiene k = 2.1; Nylon tiene k = 3.4; Papel tiene k = 3.7; Agua tiene k = 80.

Los dieléctricos más utilizados son el aire, el papel y la goma.

La introducción de un dieléctrico en un condensador aislado de una bateria, tiene las siguientes consecuencias:

Disminuye el campo eléctrico entre las placas del condensador. Disminuye la diferencia de potencial entre las placas del condensador, en una relacion Vi/k. Aumenta la diferencia de potencial máxima que el condensador es capaz de resistir sin que salte una

chispa entre las placas (ruptura dieléctrica). Aumento por tanto de la capacidad eléctrica del condensador en k veces.

La carga no se ve afectada, ya permanece la misma que ha sido cargada cuando el condensador estuvo sometido a un voltaje.

Normalmente un dieléctrico se vuelve conductor cuando se sobrepasa el campo de ruptura del dieléctrico. Es decir, si aumentamos mucho el campo eléctrico que pasa por el dieléctrico convertiremos dicho material en un conductor.

Voltaje de ruptura de un condensador

El voltaje de ruptura es aquel voltaje máximo que se puede aplicar a los terminales del capacitor. Si se sobrepasa, el dieléctrico se puede perforar provocando un corto circuito.

Constantes Dielectricas

SolenoidesUn solenoide un núcleo de hierro se mueve por el centro de una bobina de alambre cuando la corriente fluye a través de la bobina. Es diferente a un relé que utiliza un electroimán con un núcleo de hierro. Voltajes típicos utilizados en solenoides son 12 y 24 voltios. Algunos solenoides son controladas por presión hidráulica y neumática en vez de electricidad.

El solenoide es un alambre aislado enrollado en forma de hélice (bobina) o un número de espirales con un paso acorde a las necesidades, por el que circula una corriente eléctrica. Cuando esto sucede, se genera un campo magnético dentro del solenoide. El solenoide con un núcleo apropiado se convierte en un imán (en realidad electroimán). Se utiliza en gran medida para generar un campo magnético uniforme.

Podemos calcular el modulo del campo magnético dentro del solenoide según la ecuación:

Donde μ0 : el coeficiente de permeabilidad n : densidad de espiras del solenoide i : corriente que circula.

Este tipo de bobinas o solenoides es utilizado para accionar un tipo de válvula, llamada válvula solenoide, que responde a pulsos eléctricos respecto de su apertura y cierre. Eventualmente controlable por programa, su aplicación más recurrente en la actualidad, tiene relación con sistemas de regulación hidráulica y neumática.

El mecanismo que acopla y desacopla el motor de arranque de los motores de combustión interna en el momento de su puesta en marcha es un solenoide.

Un solenoide se define como una bobina de alambra, normalmente con la forma de un cilindro largo, que al transportar una corriente se asemeja a un imán de modo que un núcleo móvil es atraído a la bobina cuando fluye una corriente. Una definición más sencilla es que un solenoide es una bobina y un núcleo de hierro móvil usados para convertir energía eléctrica en energía mecánica. Los solenoides han existido por décadas pero ahora varían en tamaño de menos de un cuarto de pulgada a más de 15 pulgadas de diámetro, con salidas de fuerza desde menos de una onza hasta una tonelada.

Hay dos leyes básicas que gobiernan los solenoides:

Ley de Faraday

Ley de Ampere

Ley de Faraday

La tensión inducida en una bobina es proporcional al número de vueltas y a la tasa de cambio del flujo. La corriente inducida fluye en la dirección opuesta al cambio de flujo. El flujo no se acumula, en pocas palabras lo que entra es lo que sale.

Ley de Ampere

La fuerza magnetomotriz (fmm) alrededor de un bucle cerrado es igual a la corriente neta encerrada por el bucle. El objetivo del diseño de solenoides es transferir la máxima cantidad de NI (energía) desde la bobina al entrehierro de trabajo.

Tipos de solenoides

Hay dos categorías principales de solenoides:

Solenoides giratorios

Proporcionan una carrera rotacional que se mide en grados. Algunos son unidireccionales y otros son bidireccionales. La mayor parte tienen un retorno a resorte para devolver la armadura (parte móvil) a la posición inicial. Los solenoides giratorios con frecuencia se usan cuando el tamaño paquete es de la mayor importancia y el trabajo que desempeñan se distribuye de manera más eficaz en toda su carrera. Los solenoides giratorios tienen un fuerza/par de arranque mayor que la de los solenoides lineales. Son más resistentes al impacto. Los solenoides giratorios también ofrecen vida útil más larga (en número de actuaciones) que los solenoides lineales. Una de las aplicaciones más comunes que ayuda a ilustrar la función de un solenoide giratorio es abrir y cerrar un obturador láser.

Los solenoides giratorios tienen aplicaciones en máquinas herramientas, rayos láser, procesamiento fotográfico, almacenamiento de medios, aparatos médicos, clasificadores, cierres de puertas contra incendios, y máquinas postales, etc.

Solenoides lineales

Proporcionan una carrera lineal normalmente menor de una pulgada en cualquier dirección. Al igual que los giratorios, algunos solenoides lineales son unidireccionales y algunos son bidireccionales. Los solenoides lineales normalmente se clasifican como de tirar (la ruta electromagnética tira de un émbolo hacia el cuerpo del solenoide) o de tipo de empujar en el cual el émbolo / eje se empuja hacia afuera de la caja. Muchos tienen un retorno a resorte para devolver el émbolo o émbolo y eje a la posición inicial. Los solenoides lineales son dispositivos menos complejos y son significativamente menos costosos que los productos giratorios. También ofrecen menos ciclos de vida útil y a veces tienden a ser más grandes.

Los solenoides lineales tienen aplicaciones en electrodomésticos, máquinas vendedoras, seguros de puerta, cambiadores de monedas, disyuntores de circuito, bombas, aparatos médicos, transmisiones automotrices y máquinas postales, por nombrar sólo unas cuantas.

Consideraciones de aplicación para diseñar un solenoide

Carrera

Fuerza o par

Tensión

Corriente / energía

Ciclo de servicio

Temperatura

Tiempo/velocidad de operación

Aspectos ambientales

CA / CD

Vida útil

Carrera

Al aplicar solenoides, mantenga la carrera tan breve como sea posible para mantener el tamaño, peso y consumo de energía al mínimo.

Fuerza

Se aplica a productos lineales. La fuerza de arranque típicamente es más importante que la fuerza de terminación. Se sugiere un factor de seguridad de 1.5. Por ejemplo, una aplicación que requiera 3 libras de fuerza deberá emplear un solenoide que proporcione al menos 4.5 libras de fuerza. La fuerza es inversamente proporcional al cuadrado del entrehierro con los diseños de émbolo de cara plana. El entrehierro es el espacio en el circuito magnético que permite que la armadura se mueva sin interferencia y el flujo magnético para circular con resistencia mínima (reluctancia).

Para determinar sus requisitos de fuerza o par, debe tomar en cuenta lo siguiente:

La carga real que está moviendo

Fuerza o par de resorte de retorno

Cargas por fricción

Aumento de temperatura

Ciclo de servicio

Orientación del solenoide respecto a la gravedad (el peso del émbolo se suma o resta dependiendo de cómo esté montado el solenoide.

En los solenoides lineales, se puede modificar la fuerza debido a la forma del émbolo usado. Se usa un émbolo de cara cónica para aplicaciones de carrera media a larga. El entrehierro efectivo cambia para convertirse una fracción de la carrera real. Los émbolos de cara plana émbolo se usan para aplicaciones de carrera corta. Los émbolos de cara cónica escalonada pueden proporcionar varias carreras (media a larga) dependiendo del ángulo del escalón. Presentan ventajas para los requisitos de alta fuerza de retención.

Par

Se aplica a los productos giratorios. El par de arranque típicamente es más importante que el de terminación. Se sugiere un factor de seguridad de 1.5. Por ejemplo, una aplicación que requiera 3 libras de par deberá emplear un solenoide que proporcione al menos 4.5 libras de par. El par producido por los solenoides giratorios Ledex"¢ es inversamente proporcional a la longitud total de la carrera. Cuanto más larga sea la carrera, más baja será la salida de par. Cuanto más corta sea la carrera, más alta será la salida de par.

Tensión

La fuente de tensión determina el devanado de bobina a usar en el solenoide adecuado. Las clasificaciones comunes de fuente de alimentación de CD son 6,12,24,36 y 48 VCD. Solenoides de CA vs. CD – Los solenoides de CA se usan más frecuentemente en electrodomésticos. En general los solenoides de CA se especificaban cuando había un alto costo en la rectificación a CD. Los solenoides de CA típicamente requieren el doble de la energía de irrupción de un solenoide de CD equivalente. En consecuencia, para las aplicaciones de hoy en día se eligen más solenoides de CD.

Corriente/Energía

La fuerza producida por un solenoide de CD es proporcional al cuadrado del número de vueltas (N) en el devanado de bobina multiplicado por la corriente (I). Esto determina los amperes-vueltas o NI. Los requisitos de bobina del solenoide deben ser iguales a la fuente de alimentación.

Ciclo de servicio

El ciclo de servicio de su aplicación es la relación del "tiempo encendido" dividido entre el tiempo total para un ciclo completo (encendido + apagado). El ciclo de servicio normalmente se expresa como un porcentaje o una fracción (50%, 100%). Una representación más simplista del ciclo de servicio es llamar a todos los solenoides con servicio menor a < 100% "intermitentes" y a los de servicio al 100% solenoides "continuos". Todos los solenoides de servicio intermitentes (menos de 100% de ciclo de servicio) también deben tener un "tiempo de encendido" máximo permitido para evitar el sobrecalentamiento que puede ocasionar una bobina quemada. El "tiempo de encendido" no debe exceder los límites de disipación de energía de la bobina. La disipación térmica adecuada y/o el enfriamiento adicional mejora la disipación de calor que permite un rango de ciclo de servicio más amplio. Se debe prestar atención a los datos de "tiempo encendido" máximos proporcionados junto con el cálculo de ciclo de servicio para evitar daño a los solenoides. Por ejemplo, aunque una aplicación con un tiempo de ciclo de una hora y un tiempo apagado de 3 horas puede calcularse como un ciclo de servicio de 25%, en la práctica esto no es realista. Una aplicación de solenoide más realista podría ser un tiempo encendido de un segundo y un tiempo de apagado de 3 segundos para el mismo ciclo de servicio de 25%.

Temperatura

Se debe considerar tanto la temperatura ambiente del ambiente del solenoide como el auto calentamiento del solenoide en funcionamiento. La resistencia de la bobina varía con la temperatura que afecta la salida de fuerza. La temperatura de auto calentamiento está dictada por el ciclo de servicio. Cada aumento de 1° por encima de 20° C es igual a un aumento de 0.39% de la resistencia nominal; lo que reduce la salida de fuerza o par. Hay varias maneras de compensar las restricciones de temperatura:

Especificar una bobina clase C

Especificar una bobina sobre moldeada

Usar un solenoide giratorio modelo E vs. el modelo S

Actuar a un nivel de potencia y cortar a un nivel de potencia reducido para retención (recoger y sostener)

Usar un solenoide de enganche

Usar un solenoide con varios devanados

Operar en forma intermitente, no en servicio continuo

Usar un solenoide mayor

Usar un disipador de calor

Agregar un ventilador de enfriamiento

El factor limitante de temperatura de operación de un solenoide es el material aislante del alambre magneto que se usa. Clases de aislamiento:

Clase B------ 130 °C

Clase F------- 155 °C

Clase H ----- 180 °C

Clase C------ 220 °C

Un solenoide típico requiere 10% de la corriente normal para permanecer energizado. Para lograrlo, use uno de los elementos siguientes:

Resistencia de retención mecánica

Descarga de condensador y resistencia de retención

Circuito de retención transistorizado

Modulación de ancho de pulso

Recoger y retener

Tensión doble

Varias bobinas

Solenoides adaptados a la medida

El 80% de los solenoides usados son diseños a la medida. Las modificaciones típicas incluyen terminación, cables de conexión, configuraciones de émbolo, extensiones de eje, cambios de montaje y articulaciones.

Tiempo/Velocidad de operación

Los factores que afectan el tiempo y la velocidad incluyen la masa de la carga, la potencia/vatios disponibles y la carrera. La desenergización también juega un papel importante y es afectada por el entrehierro, supresión de bobina, mecanismo de retorno del émbolo o armadura, y el magnetismo residual.

El entrehierro es el espacio en el circuito magnético que permite que la armadura se mueva sin interferencia y el flujo magnético para fluir con resistencia mínima (reluctancia). Cuanto más pequeño es el entrehierro, más tiempo necesita para disminuir el campo magnético resultante de la bobina excitada. Esto causa un tiempo de desenergizado más largo.

La aplicación de dispositivos de protección electrónica para reducir picos causados al interrumpir la corriente en la bobina es necesaria para garantizar la protección de su dispositivo de conmutación. La supresión de bobina tiende a aumentar el tiempo de desenergizado del solenoide.

Puesto que los solenoides tienen fuerza sólo en una dirección, debe haber una fuerza de restauración (como la gravedad o un resorte) para devolver el solenoide a la posición de arranque o desenergizada. Esto ubica al solenoide para la siguiente operación.

Las superficies del entrehierro de un solenoide se vuelven el polo norte y sur de un imán cuando se energizan. Cuando el solenoide está apagado, sigue existiendo entre los polos una atracción magnética pequeña pero mensurable llamada magnetismo residual. El magnetismo residual se puede reducir al construir las piezas del solenoide de hiperaleaciones o al aumentar el tamaño del entrehierro.

Aspectos ambientales

Se deben señalar muchos factores ambientales al elegir un solenoide. Entre ellos están temperatura, arena / polvo, humedad, impacto, vibración, vacío, productos químicos y polvo de papel.

Vida útil del solenoide

La vida útil se determina y es optimizada por:

Sistema de cojinete y acabado de la superficie del eje

Carga lateral y alineación de la carga

Impedir que las piezas del polo choquen entre sí

Reducir el impacto al des energizar

Las expectativas de vida útil de un solenoide van de 50 mil ciclos a más de 100 millones de ciclos.

Conclusiones

Podemos concluir con que un solenoide está definido como una bobina de forma cilíndrica que cuenta con un hilo de material conductor enrollada sobre si a fin de que, con el paso de la corriente eléctrica, se genere un intenso campo eléctrico. Cuando este campo magnético aparece comienza a operar como un imán.

También pudimos observar la función principal de un solenoide la cual es activar una válvula que lleva su mismo nombre, la válvula solenoide.

Por lo general, este tipo de dispositivo se puede programar según ciertos horarios y dentro de sus usos más comunes se encuentran los sistemas de regulación hidráulica y neumática.

Es importante mencionar que existen varios tipos de solenoides, por lo que es lógico que su instalación y conexión también varíe. No obstante, ya se trate de un solenoide u otro, y se le den usos diferentes, todos ellos operan bajo el mismo principio explicado con anterioridad.

Solenoides de arranque

Solenoides se utilizan para controlar el motor de arranque en casi todos los automóviles. Cuando el solenoide está energizado girando la llave de encendido, un conductor se tira en contra de dos terminales, y un gran nivel de los flujos actuales de la batería al motor de arranque. También se traslada la unidad piñón para conectar el motor de arranque con el motor en marcha volante. Cuando la llave de encendido esté en libertad, la primavera empuja el conductor frente a las terminales y se detiene el motor de arranque, y también desactiva el piñón artes.

Solenoide Actuadores

Solenoides actuadores tienen un resorte en la base en la base del núcleo de hierro. Cuando la corriente fluye a través del solenoide, el campo electromagnético supera la resistencia a la primavera, y tira de la varilla a través del centro de la solenoide. La primavera empuja la varilla de nuevo cuando el actual deje de fluir. Push-pull Esta acción se utiliza para controlar un gran número de dispositivos tales como los bloqueos y las válvulas.