Inductores en Serie

Estas interconexiones de inductores producen redes más complejas cuya inductancia general es una combinación de los inductores individuales. Sin embargo, hay ciertas reglas para conectar inductores en serie o en paralelo y se basan en el hecho de que no existe inductancia mutua o acoplamiento magnético entre los inductores individuales.

Se dice que los inductores están conectados en «Serie» cuando están encadenados en una línea recta, de extremo a extremo. En el tutorial Resistencias en serie vimos que los diferentes valores de las resistencias conectadas entre sí en serie solo «suman» y esto también es cierto para la inductancia. Los inductores en serie simplemente se» suman » porque el número de vueltas de la bobina aumenta efectivamente, con la inductancia total del circuito LT igual a la suma de todas las inductancias individuales agregadas juntas.

Circuito inductor en serie

La corriente, (I) que fluye a través del primer inductor, L1 no tiene otro camino que pasar por el segundo inductor y el tercero, y así sucesivamente. Luego, los inductores en serie tienen una Corriente Común que fluye a través de ellos, por ejemplo:

IL1 = IL2 = IL3 =IAB etc etc.

En el ejemplo anterior, los inductores L1, L2 y L3 están conectados en serie entre los puntos A y B. La suma de las caídas de voltaje individuales a través de cada inductor se puede encontrar usando la Ley de Voltaje de Kirchoff (KVL) donde, VT = V1 + V2 + V3 y sabemos por los tutoriales anteriores sobre inductancia que el campo electromagnético autoinducido a través de un inductor se da como: V = L di/dt.

Por lo tanto, tomando los valores de las caídas de voltaje individuales a través de cada inductor en nuestro ejemplo anterior, la inductancia total para la combinación de series se da como:

Dividiendo a través de la ecuación anterior por di / dt, podemos reducirla para dar una expresión final para calcular la inductancia total de un circuito al conectar inductores en serie y esto se da como:

Inductores en Ecuación en serie

Entonces, la inductancia total de la cadena en serie se puede encontrar simplemente sumando las inductancias individuales de los inductores en serie al igual que sumando resistencias en serie. Sin embargo, la ecuación anterior solo es válida cuando «NO hay» inductancia mutua o acoplamiento magnético entre dos o más de los inductores, (están aislados magnéticamente entre sí).

Un punto importante a recordar sobre los inductores en circuitos en serie, la inductancia total (LT) de dos o más inductores conectados entre sí en serie siempre será MAYOR que el valor del inductor más grande de la cadena en serie.

Inductores en serie Ejemplo No1

Tres inductores de 10mH, 40mH y 50mH están conectados en una combinación en serie sin inductancia mutua entre ellos. Calcular la inductancia total de la combinación de series.

Inductores mutuamente conectados en serie

Cuando los inductores están conectados entre sí en serie de modo que el campo magnético de uno se une con el otro, el efecto de la inductancia mutua aumenta o disminuye la inductancia total dependiendo de la cantidad de acoplamiento magnético. El efecto de esta inductancia mutua depende de la distancia entre las bobinas y su orientación entre sí.

Los inductores en serie conectados mutuamente se pueden clasificar como «Auxiliares » u» Opuestos » a la inductancia total. Si el flujo magnético producido por la corriente fluye a través de las bobinas en la misma dirección, se dice que las bobinas están acopladas acumulativamente. Si la corriente fluye a través de las bobinas en direcciones opuestas, se dice que las bobinas están acopladas Diferencialmente, como se muestra a continuación.

Inductores de serie acoplados acumulativamente

Mientras que la corriente que fluye entre los puntos A y D a través de las dos bobinas acopladas acumulativamente está en la misma dirección, la ecuación anterior para las caídas de voltaje a través de cada una de las bobinas debe modificarse para tener en cuenta la interacción entre las dos bobinas debido al efecto de la inductancia mutua. La inductancia propia de cada bobina individual, L1 y L2 respectivamente, será la misma que antes, pero con la adición de M que denota la inductancia mutua.

A continuación, el campo electromagnético total inducido en las bobinas acopladas acumulativamente se indica como:

Donde: 2M representa la influencia de la bobina L1 en L2 y de la misma manera de la bobina L2 en L1.

Dividiendo a través de la ecuación anterior por di/dt podemos reducirla para dar una expresión final para calcular la inductancia total de un circuito cuando los inductores están conectados acumulativamente y esto se da como:

Si una de las bobinas se invierte para que la misma corriente fluya a través de cada bobina pero en direcciones opuestas, la inductancia mutua, M que existe entre las dos bobinas tendrá un efecto de cancelación en cada bobina como se muestra a continuación.

Inductores de serie con acoplamiento diferencial

El campo electromagnético inducido en la bobina 1 por el efecto de la inductancia mutua de la bobina dos está en oposición al campo electromagnético autoinducido en la bobina una, ya que ahora la misma corriente pasa a través de cada bobina en direcciones opuestas. Para tener en cuenta este efecto de cancelación, se utiliza un signo menos con M cuando el campo magnético de las dos bobinas está conectado diferencialmente, lo que nos da la ecuación final para calcular la inductancia total de un circuito cuando los inductores están conectados diferencialmente como:

Luego, la ecuación final para los inductores acoplados inductivamente en serie se da como:

Inductores en Serie Ejemplo No2

Dos inductores de 10mH respectivamente están conectados entre sí en una combinación en serie de modo que sus campos magnéticos se ayudan entre sí dando un acoplamiento acumulativo. Su inductancia mutua se da como 5mH. Calcular la inductancia total de la combinación de series.

Inductores en Serie Ejemplo No3

Dos bobinas conectadas en serie tienen una auto-inductancia de 20mH y 60mH respectivamente. La inductancia total de la combinación fue de 100mH. Determine la cantidad de inductancia mutua que existe entre las dos bobinas suponiendo que se están ayudando entre sí.

Resumen de inductores en serie

Ahora sabemos que podemos conectar inductores en serie para producir un valor de inductancia total, LT igual a la suma de los valores individuales, que se suman, similar a conectar resistencias en serie. Sin embargo, al conectar inductores en serie, pueden verse influenciados por la inductancia mutua.

Los inductores en serie mutuamente conectados se clasifican como «auxiliares » u» opuestos » a la inductancia total, dependiendo de si las bobinas están acopladas acumulativamente (en la misma dirección) o acopladas diferencialmente (en dirección opuesta).

En el siguiente tutorial sobre Inductores, veremos que la posición de las bobinas al conectar Inductores en Paralelo también afecta a la inductancia total, LT del circuito.