Bobina bifilar

Una bobina bifilar es una bobina electromagnética que contiene dos devanados paralelos muy próximos entre sí. En ingeniería eléctrica, la palabra bifilar describe un alambre que está hecho de dos filamentos o hebras. Se utiliza comúnmente para indicar tipos especiales de alambre de bobinado para transformadores. El alambre se puede comprar en forma bifilar, generalmente como alambre esmaltado de diferentes colores unidos entre sí. Para tres hebras, se utiliza el término bobina trifilar.

Descripción y aplicaciones

La bobina bifilar conectada en serie y devanada en paralelo es como la patentó Nikola Tesla (512340). De esta manera, la capacidad entre los devanados en paralelo se carga mediante la mayor diferencia de voltaje (la mitad del voltaje de suministro) entre los devanados conectados en serie. Esto hace posible que la bobina mantenga una cantidad mucho mayor de energía en su campo eléctrico y reduce drásticamente la frecuencia de resonancia de la bobina.

Algunos bifilares tienen bobinas adyacentes en las que las circunvoluciones están dispuestas de manera que la diferencia de potencial se magnifica (es decir, la corriente fluye en la misma dirección paralela). Otros están enrollados para que la corriente fluya en direcciones opuestas. Por lo tanto, el campo magnético creado por un devanado es igual y opuesto al creado por el otro, lo que da como resultado un campo magnético neto de cero (es decir, neutraliza cualquier efecto negativo en la bobina). En términos eléctricos, esto significa que la autoinductancia de la bobina es cero.

La bobina bifilar (más a menudo llamada devanado bifilar) se utiliza en la ingeniería eléctrica moderna como medio para construir resistencias bobinadas con autoinductancia parásita insignificante.

Se utiliza un tipo diferente de bobina bifilar en algunos devanados de relés y transformadores utilizados para una fuente de alimentación de modo conmutado para suprimir la contrafem. En este caso, las dos bobinas de alambre están estrechamente espaciadas y enrolladas en paralelo pero están aisladas eléctricamente entre sí. La bobina primaria se activa para operar el relé y la bobina secundaria se cortocircuita dentro de la caja. Cuando se interrumpe la corriente a través del primario, como sucede cuando se apaga el relé, la mayor parte de la energía magnética es interceptada por la bobina secundaria que la convierte en calor en su resistencia interna. Este es sólo uno de varios métodos para absorber la energía de la bobina primaria antes de que pueda dañar el dispositivo (generalmente un semiconductor vulnerable) que acciona el relé. La principal desventaja de este método es que aumenta considerablemente el tiempo de conmutación del relé.

Cuando se utiliza en un transformador de conmutación, un devanado de la bobina bifilar se utiliza como medio para eliminar la energía almacenada en el flujo magnético parásito que no logra vincular la bobina primaria con la bobina secundaria del transformador. Debido a su proximidad, los cables de la bobina bifilar "ven" el mismo flujo magnético perdido. Un cable está sujeto a tierra generalmente mediante un diodo, de modo que cuando el otro cable "primario" El alambre de la bobina bifilar ya no tiene un voltaje aplicado a través de él por el transistor de conmutación, el flujo magnético parásito genera una corriente en la bobina de sujeción con el voltaje del lado primario apareciendo a través de él, causando que aparezca un voltaje igual a través del devanado primario. Si no se utilizara esta bobina de sujeción, el flujo magnético parásito intentaría forzar el paso de una corriente a través del cable primario. Dado que el cable primario está apagado y el transistor de conmutación se encuentra en un estado de alta resistencia, el alto voltaje que aparecería en el transistor de conmutación semiconductor excedería su ruptura eléctrica o incluso lo dañaría.

Las bobinas bifilares imponen una inductancia en el modo común, pero no imponen inductancia en el modo diferencial. Las bobinas en dicha combinación se utilizan ampliamente para eliminar la entrada o salida de señales de modo común de circuitos de señalización electrónica. Esta disposición se utiliza en la transmisión y recepción magnética de cables Ethernet y, de manera llamativa, en forma de perla de ferrita sujeta al exterior de cables USB, de alimentación de portátiles y HDMI.

Historia

El físico alemán Wilhelm Eduard Weber utilizó la bobina bifilar en su electrodinamómetro de 1848. Se utilizaron grandes ejemplos en la "Batería electromagnética" de 1871 del inventor Daniel McFarland Cook. y los experimentos de energía de alta frecuencia de Nikola Tesla a finales del siglo XIX. Nikola Tesla patentó la bobina bifilar el 9 de enero de 1894, refiriéndose a ella como "bobina para electroimanes".