Acoplamiento inductivo

En ingeniería eléctrica, se dice que dos conductores están acoplados inductivamente o acoplados magnéticamente cuando están configurados de tal manera que el cambio de corriente a través de un cable induce un voltaje a través de los extremos del otro cable a través de la inducción electromagnética. Una corriente cambiante a través del primer cable crea un campo magnético cambiante a su alrededor por la ley de circuitos de Ampere. El campo magnético cambiante induce una fuerza electromotriz (EMF o voltaje) en el segundo cable por la ley de inducción de Faraday. La cantidad de acoplamiento inductivo entre dos conductores se mide por su inductancia mutua.

El acoplamiento entre dos cables se puede aumentar enrollándolos en bobinas y colocándolos juntos en un eje común, de modo que el campo magnético de una bobina pase a través de la otra bobina. El acoplamiento también se puede aumentar mediante un núcleo magnético de un material ferromagnético como hierro o ferrita en las bobinas, lo que aumenta el flujo magnético. Las dos bobinas pueden estar contenidas físicamente en una sola unidad, como en los devanados primario y secundario de un transformador, o pueden estar separadas. El acoplamiento puede ser intencional o no intencional. El acoplamiento inductivo involuntario puede hacer que las señales de un circuito se induzcan en un circuito cercano, esto se denomina diafonía y es una forma de interferencia electromagnética.

k es el coeficiente de acoplamiento, Le1 y Le2 es la inductancia de fuga, M1 (M2) es la inductancia mutua

Ejemplo de acoplamiento inductivo, 1910. La bobina inferior está conectada a la potencia AC. El campo magnético alternado a través de la bobina superior induce la corriente en ella que ilumina la lámpara.

Un transpondedor acoplado inductivamente consta de un chip transceptor de estado sólido conectado a una gran bobina que funciona como antena. Cuando se coloca dentro del campo magnético oscilante de una unidad lectora, el transceptor recibe energía acoplada inductivamente a su antena y transfiere datos de regreso a la unidad lectora inductivamente.

El acoplamiento magnético entre dos imanes también se puede utilizar para transferir energía mecánicamente sin contacto, como en el engranaje magnético.

Usos

El acoplamiento inductivo se usa ampliamente en la tecnología eléctrica; Ejemplos incluyen:

• Motores y generadores eléctricos
• Productos de carga inductivos
• Cocinas de inducción y sistemas de calefacción de inducción
• Sistemas de comunicación de bucle de inducción
• Detectores de metales
• Transformadores
• Transferencia de energía inalámbrica
• Pruebas:
  • Identificación por radiofrecuencia
  • Presencia de tensión

Inducción de baja frecuencia

La inducción de baja frecuencia puede ser una forma peligrosa de acoplamiento inductivo cuando ocurre sin darse cuenta. Por ejemplo, si se instala una tubería de metal de larga distancia a lo largo de un derecho de paso en paralelo con una línea eléctrica de alto voltaje, la línea eléctrica puede inducir corriente en la tubería. Dado que la tubería es un conductor, aislado de la tierra por su revestimiento protector, actúa como un devanado secundario para un transformador largo y prolongado cuyo devanado primario es la línea eléctrica. Los voltajes inducidos en la tubería son entonces un peligro para las personas que operan las válvulas o tocan las partes metálicas de la tubería metálica.

Puede ser necesario reducir los campos magnéticos de baja frecuencia cuando se trata de productos electrónicos, ya que los circuitos sensibles que se encuentran muy cerca de un instrumento con un transformador de potencia podrían comenzar a mostrar una captación de 60 Hz. Los cables trenzados son una forma efectiva de reducir la interferencia ya que las señales inducidas en los sucesivos trenzados se cancelan. El uso de blindaje magnético también es una forma efectiva de reducir el acoplamiento inductivo no deseado, aunque alejar la fuente del campo magnético de los componentes electrónicos sensibles es la solución más simple, si cabe.

Aunque las corrientes inducidas pueden ser dañinas, también pueden ser útiles. Los ingenieros de líneas de distribución eléctrica utilizan el acoplamiento inductivo para aprovechar la energía de las cámaras en las torres y en las subestaciones que permiten el monitoreo remoto de las instalaciones. Con esto, pueden mirar desde cualquier lugar y no necesitan preocuparse por cambiar las baterías de la cámara o el mantenimiento del panel solar.