Acoplamiento inductivo

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En ingeniería eléctrica , se dice que dos conductores están acoplados inductivamente o acoplados magnéticamente ^[1] cuando están configurados de tal manera que el cambio en la corriente a través de un cable induce un voltaje a través de los extremos del otro cable a través de inducción electromagnética . Una corriente cambiante a través del primer cable crea un campo magnético cambiante a su alrededor por la ley circuital de Ampere . El campo magnético cambiante induce un voltaje de fuerza electromotriz (FEM) 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 colocándolas juntas sobre un eje común, de modo que el campo magnético de una bobina pase a través de la otra. 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 no intencional puede hacer que las señales de un circuito se induzcan en un circuito cercano, esto se llama diafonía y es una forma de interferencia electromagnética .

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

El acoplamiento magnético entre dos imanes también se puede utilizar para transferir energía mecánicamente sin contacto, como en el engranaje magnético . ^[2]

El acoplamiento inductivo se utiliza ampliamente en toda la tecnología eléctrica; algunos ejemplos incluyen:

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

• Usos del acoplamiento inductivo
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  El transformador de potencia transfiere energía de un devanado a otro mediante acoplamiento inductivo.
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  El transformador de antena acopla inductivamente la antena de la estación de radio AM al transmisor.
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  Pinza amperimétrica que mide la corriente mediante acoplamiento inductivo
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  El corte transversal del transformador de servicios públicos muestra bobinas acopladas inductivamente
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  El variómetro de radio permite variar el acoplamiento inductivo
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  La bobina de encendido del camión produce un alto voltaje en la bujía mediante acoplamiento inductivo
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  Cargador inductivo que carga de forma inalámbrica un teléfono móvil
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  Prototipo de cañón de riel que acelera un proyectil mediante acoplamiento inductivo
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  El horno de inducción calienta el silicio mediante corrientes de Foucault
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  Cocina de inducción que hierve agua mediante acoplamiento inductivo a la olla

La inducción de baja frecuencia puede ser una forma peligrosa de acoplamiento inductivo cuando se produce de forma involuntaria. Por ejemplo, si se instala una tubería metálica de larga distancia a lo largo de una vía pública en paralelo con una línea eléctrica de alto voltaje, la línea eléctrica puede inducir corriente en la tubería. Como 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 un peligro para las personas que operan válvulas o tocan de alguna otra forma partes metálicas de la tubería metálica. ^{[ cita requerida ]}

La reducción de los campos magnéticos de baja frecuencia puede ser necesaria cuando se trabaja con componentes electrónicos, ya que los circuitos sensibles que se encuentran muy cerca de un instrumento con un transformador de potencia pueden captar la frecuencia de la red eléctrica . Los cables trenzados (por ejemplo, en los cables de red ) son una forma eficaz de reducir la interferencia, ya que las señales inducidas en los trenzados sucesivos se cancelan. El blindaje magnético también es una forma eficaz de reducir el acoplamiento inductivo no deseado, aunque alejar la fuente del campo magnético de los componentes electrónicos sensibles es la solución más sencilla, si es posible. ^[3]

Aunque las corrientes inducidas pueden ser dañinas, también pueden ser útiles. Los ingenieros de líneas de distribución eléctrica utilizan el acoplamiento inductivo para obtener energía para cámaras en torres y subestaciones que permiten la monitorización remota de las instalaciones. Con esto, pueden observar desde cualquier lugar y no necesitan preocuparse por cambiar las baterías de las cámaras o el mantenimiento de los paneles solares. ^{[ cita requerida ]}