¿Cómo medir la inductancia?

La inductancia es una propiedad fundamental en la electrónica, que se encarga de medir la capacidad de un material para generar un campo magnético en respuesta a una corriente eléctrica. Sin embargo, su medición no siempre es sencilla, ya que depende de diversos factores como la geometría de los materiales y la frecuencia de la corriente. En este artículo te explicamos cómo medir la inductancia de manera precisa y sencilla, para que puedas aplicarlo en tus proyectos de electrónica.

¿Sabías que puedes medir la inductancia usando un simple multímetro? ¡Es cierto! De hecho, medir la inductancia es bastante fácil y solo requiere unos pocos pasos. En esta publicación de blog, le mostraremos cómo medir la inductancia con un multímetro. También proporcionaremos información básica sobre el flujo de trabajo para que pueda comprender mejor el proceso. ¡Manténganse al tanto!

Contenido

¿Qué es la inductancia?

La inductancia mide la capacidad de un circuito eléctrico para almacenar energía en campos magnéticos cuando la corriente lo atraviesa. Esta es una forma única de electricidad que varía entre circuitos y componentes. Se mide en unidades de henries (H). Cuanto mayor sea la inductancia, más energía se puede almacenar en un período de tiempo determinado.

Es importante tener en cuenta que los diferentes tipos y tamaños de bobinas tienen diferentes niveles de inductancia. [1]

¿Cómo medir la inductancia?

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Comparación de impedancia con resistencia

Medir la inductancia no es tan sencillo como medir la resistencia. Los inductores se comportan de manera diferente a las resistencias en que se oponen a los cambios en el flujo de corriente en lugar del voltaje. Esto significa que la medición del valor de un inductor requiere que se le aplique una fuente de corriente constante, con un voltaje y una frecuencia conocidos. Luego, la salida se medirá con un osciloscopio u otro dispositivo que pueda medir la impedancia. Al comparar la señal de salida con la señal de entrada, debería poder calcular el valor de inductancia de su componente.

Reflectometría en el dominio del tiempo

La reflectometría en el dominio del tiempo (TDR) es un método especializado que se utiliza para medir la longitud de los cables, así como su impedancia característica. Funciona enviando pulsos a lo largo del cable y luego midiendo el tiempo que tarda el pulso en reflejarse en cualquier discontinuidad, como conectores o empalmes de cables. Al conocer la velocidad de propagación de la señal utilizada, puede calcular la longitud del cable y sus características.

Este mismo método se puede usar para medir la inductancia conectando una fuente de impedancia conocida (como una resistencia) a un extremo de su inductor. Luego, el TDR se conecta al otro extremo y, al comparar la salida con la señal de entrada, debería poder calcular su valor.

Puente de inductancia

Un puente de inductancia es un dispositivo electrónico diseñado específicamente para medir inductores. Funciona aplicando un voltaje de CA conocido en dos lados de un inductor desconocido mientras mide la corriente y el voltaje en ambos lados. Al comparar los dos, debería poder determinar el valor de inductancia de su componente. También puede usar un multímetro digital para medir el valor de un inductor conectándolo en serie con una resistencia conocida y midiendo la caída de voltaje a través de él.

Punto resonante con un condensador

Si tiene un inductor y un capacitor de valor conocido, puede medir la inductancia conectándolos en serie. Al variar la frecuencia de la señal aplicada al circuito, debería poder encontrar el punto resonante donde los dos componentes están en fase entre sí. En este punto, la corriente que fluye a través de ambos componentes será máxima y, a partir de ahí, podrá calcular su reactancia combinada, así como el valor de inductancia de su componente.

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Un medidor LCR es un dispositivo especializado que puede medir tanto la inductancia como la capacitancia. Funciona aplicando un voltaje de CA conocido a través del componente y luego midiendo la corriente y su cambio de fase con respecto a la señal de entrada. Al comparar estos dos valores, puede calcular la reactancia de su componente y, a partir de esto, determinar su valor de inductancia o capacitancia. [2]

Cálculo de la inductancia en una pendiente de tensión-corriente

Si tiene un inductor con una pendiente de voltaje-corriente conocida, puede calcular su valor midiendo la corriente de salida cuando se le aplica una señal de CA constante. Al trazar los valores de entrada versus salida en un gráfico, debería poder determinar la inductancia a partir de su pendiente. Este método funciona especialmente bien si el inductor tiene una capacitancia y resistencia parásitas bajas.

Usar un multímetro

Finalmente, si tiene un multímetro digital (DMM) disponible, puede medir la inductancia de un componente conectándolo en serie con una resistencia conocida y midiendo la caída de voltaje en ambos. Al comparar esta lectura con la salida actual esperada del DMM, debería poder calcular su valor.

En conclusión, hay muchas formas diferentes de medir el valor de un inductor según el equipo disponible y las características de su componente. En última instancia, todos estos métodos requieren cierto grado de experimentación y pueden no ser adecuados para ciertas aplicaciones; sin embargo, son herramientas útiles que pueden ayudarlo a determinar con precisión el valor de un inductor.

Teoría detrás de la estimación del valor del inductor

La inductancia es una propiedad de un inductor que describe su capacidad para almacenar energía en un campo magnético cuando la corriente fluye a través de él. Medir el valor de un inductor es un paso importante para el diseño de circuitos, ya que la cantidad de inductancia afecta la cantidad de corriente que se puede extraer de una fuente de alimentación y/o la rapidez con la que el voltaje caerá en un inductor cuando cambie la corriente.

Para medir el valor de un inductor, los ingenieros primero deben usar la ley de Ohm para calcular la resistencia de CC (R) de la bobina. Si se conoce R y si hay acceso a una fuente de alimentación de CA con frecuencia f, entonces se puede usar otra ecuación llamada fórmula de inductancia mutua para determinar L:

L = (R^2*f)/(4*pi^2)

Esta ecuación funciona midiendo la cantidad de corriente que fluye cuando se aplica un voltaje de CA a la bobina. Cuando la frecuencia de este voltaje aumenta, también lo hace la cantidad de corriente que fluye a través del inductor. Ese aumento en la corriente se puede medir y usar para calcular L.

¿Cómo medir la inductancia?

Es importante que los ingenieros recuerden que estos cálculos solo brindan una estimación aproximada de los valores de inductancia, ya que factores como el material del núcleo, la geometría de la bobina y la capacitancia entre devanados también afectan el rendimiento general. Como tal, es una buena práctica utilizar métodos más precisos como un medidor LCR o un puente de inductancia si se requieren lecturas precisas.

En general, medir la inductancia puede ser una tarea abrumadora para los ingenieros, pero comprender la teoría y las ecuaciones detrás de la estimación de la inductancia ayuda a simplificar el proceso. Con las herramientas y los conocimientos adecuados, cualquier ingeniero debería poder medir con precisión el valor de un inductor. [3]

Usos de los inductores

Los inductores son componentes electrónicos que se utilizan principalmente para crear circuitos eléctricos con inductancia. Esta inductancia se puede utilizar de varias maneras.

En las fuentes de alimentación, los inductores a menudo se utilizan para almacenar energía mientras el suministro está apagado y luego liberarlo cuando el suministro se enciende nuevamente. También se pueden utilizar como filtros para reducir el ruido y la interferencia en las señales. En combinación con condensadores, pueden formar circuitos resonantes que se utilizan para la transmisión y recepción de radio. Finalmente, se pueden combinar con transformadores para aumentar o disminuir los niveles de voltaje según las necesidades de las aplicaciones.

Al elegir un valor apropiado para el inductor, los ingenieros tienen un control significativo sobre cómo actuará y se comportará su circuito en diferentes situaciones. Para medir la inductancia de un componente dado, se pueden utilizar varias herramientas diferentes.

¿Cómo funciona un inductor?

Un inductor funciona creando un campo magnético a su alrededor en respuesta a una corriente eléctrica. Este campo magnético almacena energía, que luego se libera cuando la corriente cesa o cambia de dirección. La magnitud de esta energía almacenada se conoce como “inductancia.” La inductancia se mide en unidades llamadas Henrys (H).

Se pueden encontrar ejemplos comunes de inductores en dispositivos electrónicos como radios, televisores y otros electrodomésticos. También se utilizan para filtrar, procesar señales y regular voltajes y corrientes.

¿Cómo medir la inductancia?

¿Qué sucede cuando desconectas el inductor?

Cuando desconecta un inductor, el campo magnético que crea a su alrededor se disipa rápidamente y se produce un efecto conocido como fuerza contraelectromotriz (CEMF). Este CEMF funciona como un cortocircuito: los electrones fluyen de un extremo del inductor al otro, creando un gran flujo de corriente. Esta corriente puede dañar los componentes si no se controla.

Para evitar este problema, siempre debe desconectar el inductor lentamente, dando tiempo a que el campo magnético se disipe gradualmente. Además, debe asegurarse de que todos los condensadores u otros componentes conectados al inductor también estén desconectados antes de desconectar la alimentación.

Al tomar estas precauciones, puede proteger sus circuitos de posibles daños debido al flujo de corriente excesivo cuando se desconecta un inductor. [4]

¿Cómo se conectan los inductores a las placas de circuito?

Los inductores generalmente se conectan a las placas de circuito a través de un orificio pasante o un estilo de montaje en superficie. El montaje de orificio pasante se realiza perforando un orificio en la placa y soldando los cables del inductor en él. La tecnología de montaje superficial (SMT) consiste en unir componentes diminutos directamente sobre la superficie de la placa de circuito impreso con pasta de soldadura y una pistola de aire caliente o un horno de reflujo. Se prefiere SMT sobre el orificio pasante por su mayor confiabilidad, menor costo y mejor rendimiento eléctrico. Para asegurarse de que su inductor esté firmemente conectado a su placa de circuito, siempre verifique si hay signos de uniones de soldadura fría antes de encender su dispositivo. Además, tenga cuidado al manipular un inductor, ya que puede dañarse fácilmente si se dobla demasiado o si se expone a temperaturas o vibraciones excesivas.

Los inductores son componentes esenciales en una variedad de diseños electrónicos, desde convertidores de potencia de radiofrecuencia hasta fuentes de alimentación de alto voltaje. Al trabajar con inductores, es importante seleccionar el correcto para su aplicación y asegurarse de que esté bien conectado a la placa de circuito impreso. Comprender cómo funciona la inductancia y cómo puede medirla lo ayudará a aprovechar al máximo el diseño de su circuito.

¿Cómo medir la inductancia?

¿En qué aplicaciones se utilizan los inductores?

Los inductores se usan comúnmente en circuitos eléctricos para crear un filtro de paso bajo, paso alto o paso de banda, así como para fines de igualación de impedancia. Los ejemplos del uso de inductores incluyen equipos de radio y audio, sistemas de telecomunicaciones, computadoras, fuentes de alimentación y muchos otros productos de consumo.

Su uso está muy extendido en el campo de la electrónica, ya que pueden proporcionar capacidades de filtrado y almacenamiento de energía con requisitos de tamaño y costo relativamente bajos. También son capaces de proporcionar una respuesta de frecuencia muy estable cuando se usan en combinación con capacitores. Los inductores también se pueden usar para aplicaciones de protección y detección de corriente, como limitar las corrientes de entrada cuando los componentes están encendidos o apagados. En términos generales, los inductores son componentes esenciales para casi cualquier sistema electrónico.

En algunos casos, como en aplicaciones de alta potencia, se utilizan tipos especiales de inductores llamados “chokes”. Estos dispositivos actúan como inductores y transformadores simultáneamente, lo que les permite regular y filtrar tanto la corriente como el voltaje a una frecuencia determinada.

Los inductores también tienen muchos usos en el campo de la medicina, principalmente para sistemas de imágenes como las máquinas MRI (Imágenes por resonancia magnética), que utilizan potentes electroimanes para crear imágenes detalladas de órganos o tejidos internos. Los inductores también se utilizan en Equipo de EKG (electrocardiografía), donde ayudan a medir los impulsos eléctricos producidos por el corazón. [5]

Tipos de inductores

Los inductores vienen en una variedad de formas y tamaños para adaptarse a diferentes aplicaciones. Los ejemplos incluyen bobinas de núcleo de aire, núcleos de hierro en polvo, núcleos de ferrita o cerámica, inductores en espiral planos e inductores toroidales o en forma de dona.

Las bobinas de núcleo de aire generalmente se usan para bajas frecuencias porque la falta de un campo magnético significa que tienen una baja inductancia.

Los núcleos de hierro en polvo son útiles para frecuencias más altas debido a su alta permeabilidad que aumenta el valor de la inductancia en comparación con una bobina de núcleo de aire.

Los núcleos de ferrita o cerámica brindan una permeabilidad aún mayor que los núcleos de hierro en polvo, lo que los hace ideales para aplicaciones de muy alta frecuencia, como transmisores y receptores de radio.

Los inductores espirales planos se usan a menudo en transformadores planos y se pueden enrollar con una variedad de materiales, como alambre de cobre plateado.

Los inductores toroidales o en forma de rosquilla se usan más comúnmente en aplicaciones de RF y, debido a su forma, tienen el campo electromagnético radiado más bajo en comparación con otros tipos de inductores.

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No importa qué tipo de circuito estés construyendo, los condensadores y los inductores a menudo estarán involucrados. Ambos componentes son esenciales para una variedad de tareas, como filtrar, almacenar energía o crear circuitos resonantes.

La capacitancia se mide en faradios (F), siendo 1 faradio la cantidad de carga almacenada en un voltio cuando la corriente es igual a 1 amperio por segundo. La inductancia se mide en Henries (H). Indica cuánto voltaje se inducirá cuando una cierta cantidad de corriente cambie con el tiempo. La relación entre voltaje y corriente es proporcional: si la corriente aumenta linealmente, se producirá más voltaje.

Los dos componentes difieren significativamente en su comportamiento frente a las corrientes alternas. Si bien los capacitores son efectivos para bloquear la CA, los inductores actúan como un tipo de filtro y permiten que pase. Es por eso que a menudo se usan en combinación para propósitos de audio; el capacitor bloqueará las señales de baja frecuencia mientras permite el paso de las frecuencias más altas.

Al medir la inductancia, se deben considerar varios factores. El factor más importante es el material del núcleo que forma el inductor, ya que diferentes materiales pueden afectar la cantidad de corriente que se puede manejar y la cantidad de voltaje que inducirá. Además, otras variables, como el tamaño del cable y el número de bobinados, también juegan un papel. [6]

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¿Cómo se calcula la inductancia?

La forma más común de calcular la inductancia es usando la fórmula L = (μ x N2 x A) / l, donde μ es la permeabilidad del espacio libre, N es el número de vueltas en la bobina, A es el área de la sección transversal de la bobina y l es la longitud. También puede medirlo directamente usando un medidor de inductancia o un osciloscopio. Deberá configurar un circuito apropiado con una fuente de corriente y medir el voltaje a través de él. La relación de voltaje a corriente le dará su valor de inductancia. Además, algunos dispositivos tienen circuitos incorporados que le permiten medir la inductancia sin tener que configurar un circuito separado. Finalmente, si conoce todos los valores de sus componentes, también puede usar un programa de simulación para calcular la inductancia.

¿Qué es un medidor de autoinductancia?

Un medidor de autoinductancia, o un medidor LCR (resistencia de capacitancia de inductancia), es un dispositivo que se utiliza para medir la inductancia de un circuito. Funciona aplicando una corriente alterna al circuito y luego midiendo el voltaje a través de él. La relación de voltaje a corriente le da su valor de inductancia. Este tipo de medición se puede realizar de forma rápida y precisa, lo que lo hace ideal para probar circuitos con parámetros variables, como la frecuencia o la carga. Algunos dispositivos incluso tienen funciones integradas que le permiten medir la inductancia sin tener que construir su propio circuito.

¿Cómo mido la inductancia en un circuito de CA?

La forma más fácil de medir la inductancia en un circuito de CA es con un medidor LCR. Este dispositivo aplica una corriente alterna conocida al circuito y mide el voltaje a través de él, dándote tu valor de inductancia. Alternativamente, si conoce todos los valores de los componentes, puede usar un programa de simulación para calcular la inductancia. Además, algunos dispositivos tienen circuitos incorporados que le permiten medir la inductancia sin tener que configurar un circuito separado.

¿Cuáles son algunas aplicaciones comunes de medir la inductancia?

La medición de la inductancia se usa comúnmente para probar componentes electrónicos como transformadores o bobinas, verificar placas de circuito impreso (PCB), solucionar problemas de sistemas eléctricos automotrices y analizar etiquetas RFID (identificación por radiofrecuencia). Además, las mediciones de inductancia pueden ayudar a identificar cualquier fuente inesperada de fuga en un circuito y diagnosticar problemas con fuentes de alimentación o circuitos que involucran corriente CA.

¿Cuáles son los diferentes tipos de medidores de inductancia?

Hay varios tipos diferentes de medidores de inductancia disponibles en el mercado hoy en día. Los medidores LCR portátiles son muy populares debido a su portabilidad, precisión y facilidad de uso. Usan una fuente de corriente alterna para medir el voltaje a través de un circuito, dándote tu valor de inductancia. Otras opciones incluyen dispositivos de sobremesa que pueden proporcionar precisiones más altas pero requieren más tiempo de configuración y conocimientos antes de usarse correctamente. Finalmente, algunos dispositivos tienen circuitos incorporados que le permiten medir la inductancia sin tener que configurar un circuito separado.

¿Cuáles son las limitaciones de medir la inductancia?

La principal limitación de medir la inductancia es que es difícil medir con precisión a altas frecuencias. Además, el acto de insertar una sonda en un circuito puede cambiar sus características y, por lo tanto, las lecturas pueden no ser completamente precisas. Finalmente, algunos tipos de circuitos no se pueden medir con un medidor LCR debido a su complejidad o naturaleza de alta frecuencia. Es importante conocer estas limitaciones antes de realizar cualquier medición.

¿Cuáles son los cuatro 4 factores que determinan la inductancia?

Los cuatro factores que determinan la inductancia son el número de vueltas en una bobina, el material utilizado para el núcleo, la forma de la bobina y su tamaño físico. Además, cualquier cambio en estos factores afectará el valor de la inductancia. Por ejemplo, aumentar el número de vueltas o disminuir el tamaño de una bobina aumentará su inductancia. Es importante tener en cuenta todos estos factores al medir o calcular la inductancia.

¿Cuál es la unidad de inductancia?

La unidad de inductancia es el henrio (H). Esta es la medida estándar para la inductancia, y todos los inductores tienen un valor en henrys. Además, cualquier otro valor, como faradios u ohmios, se puede convertir en henrys con la fórmula adecuada.

¿Cuáles son los 2 tipos de inductancia?

La inductancia se puede dividir en dos tipos principales: autoinducción e inductancia mutua. La autoinducción es la propiedad de un circuito o componente que almacena energía en un campo electromagnético cuando pasa una corriente a través de él. La inductancia mutua ocurre cuando dos bobinas separadas de alambre interactúan entre sí, creando un flujo magnético de transferencia entre ellas que puede inducir corriente en cualquiera de las bobinas. Ambos tipos de inductancia se miden utilizando diferentes métodos dependiendo del tipo de inductor involucrado. Para la autoinducción, un método común es medir qué tan rápido aumenta el voltaje en respuesta a los cambios en la corriente que fluye a través de él. Esto se puede hacer conectando un osciloscopio a través del componente y midiendo su tiempo de subida así como su voltaje pico.

¿Cuál es la diferencia entre capacitor e inductancia?

La principal diferencia entre un capacitor y un inductor es que los capacitores almacenan energía en un campo eléctrico, mientras que los inductores almacenan energía en un campo magnético. La capacidad de un inductor para almacenar energía lo hace útil para aplicaciones como filtrado y procesamiento de señales. Los condensadores, por otro lado, se utilizan principalmente para almacenar carga eléctrica y liberarla según sea necesario. Finalmente, una diferencia clave entre los dos componentes es que ambos reaccionan de manera diferente cuando se exponen a corrientes alternas (CA). Los condensadores tienden a bloquear o limitar las señales de CA, mientras que los inductores actúan como amplificadores o filtros para las señales de CA.

Video útil: EEVblog 1465: su multímetro puede medir inductores

Conclusión

La medición de la inductancia es una parte importante de la ingeniería eléctrica. Ayuda a determinar la cantidad de corriente que fluye a través de un conductor o circuito y se puede utilizar en diversas aplicaciones, como probar el voltaje, calcular el consumo de energía y analizar el comportamiento del circuito. Existen varios métodos diferentes para medir la inductancia, incluido el uso de un multímetro, un osciloscopio, un analizador de impedancia de puente, un equipo de prueba de transformadores y bobinas de Rogowski. Cada método tiene sus propias ventajas y desventajas dependiendo de la tarea a realizar. Sin embargo, independientemente del método que utilice, es importante calibrar siempre correctamente su instrumento para obtener lecturas precisas. Con el equipo adecuado y el conocimiento de cómo medir la inductancia correctamente, los ingenieros pueden analizar los circuitos con precisión y confianza.

Referencias

  1. https://www.wikihow.com/Medir-Inductancia
  2. https://www.instructables.com/Measuring-Inductance-With-a-Multimeter-and-a-Resis/
  3. https://www.testandmeasurementtips.com/how-to-measure-inductance/
  4. https://www.tek.com/en/documents/application-note/capacitance-and-inductance-measurements-using-oscilloscope-and-function-ge
  5. https://www.coilcraft.com/en-us/edu/series/what-is-an-inductor/
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