Carga Inductor

Un inductor es un componente eléctrico que consiste de un embobinado (cierta cantidad de vueltas de alambres) alrededor de algún soporte metálico (de hierro o material ferromagnético). El número de vueltas en el embobinado se utiliza para aumentar la característica primordial de un inductor, la cual es su capacidad para almacenar corriente o mejor conocida como inductancia (L). El inductor es un componente, contrario al resistor (en el cual hay un paso instantáneo de corriente cuando se aplica voltaje), donde la corriente es generada de forma paulatina (en forma exponencial matemáticamente) mientras se aplica voltaje al mismo. De esta manera, el inductor se toma como un componente que almacena corriente (en forma de campo magnético). Así el voltaje en el inductor tarda cierto tiempo en llegar a su valor máximo. Este tiempo en el cual el inductor va almacenando corriente o en otras palabras se va cargando de corriente es lo que se conoce como el tiempo de carga para un inductor. La carga de un inductor se logra aplicando voltaje entre sus terminales para que exista el flujo de corriente a través del inductor y se pueda cargar hasta su valor máximo de corriente. Si luego que el inductor se carga por completo de corriente, se le sigue aplicando voltaje al inductor, la corriente se queda en dicho valor máximo ya que el inductor tiene cierta capacidad límite para almacenar corriente. Si al inductor se le quita el voltaje aplicado, entonces el inductor comienza a dejar ir la corriente, o sea, el inductor comienza a descargarse de forma paulatina (en forma exponencial matemáticamente). La corriente en el inductor tarda cierto tiempo en llegar a su valor mínimo, lo que se conoce como el tiempo de descarga para un inductor.

El tiempo de carga y el tiempo de descarga para un inductor dependen del circuito en el cual el inductor esté operando o funcionando. Dichos tiempos van a depender del valor de inductancia del inductor, el cual es su valor característico en términos de su capacidad para almacenar corriente (la cual se mide en unidades de Voltios/Amperes_/seg. o mejor conocidas como Henrios) y de la resistencia que esté conectada al inductor al momento de la carga o de la descarga del mismo. De esta manera, normalmente este tiempo se calcula con L/R, lo que se conoce como la constante de tiempo (t) para carga o descarga de un inductor. En los inductores, el tiempo de carga y el tiempo de descarga normalmente son diferentes por el tipo de circuito utilizado. Otro detalle es que la carga del inductor puede ser completa (su corriente llega al valor máximo posible) o puede ser parcial (su corriente llega a cierto valor el cual no es el máximo posible).

Circuito básico para carga y descarga de un inductor:

El interruptor en la posición 1 representa el circuito de carga y el interruptor fuera de la posición 1 representa el circuito de descarga. En este caso, cuando el interruptor se conecta a la fuente de voltaje, como la resistencia R₂ queda en paralelo a la fuente de voltaje, entonces se toma el voltaje entre dichos puntos donde está la resistencia R₂ como el voltaje aplicado al inductor.

Expresiones matemáticas durante el tiempo de carga de un inductor:

La expresión matemática utilizada para representar la corriente de un inductor durante el tiempo de carga es la siguiente:

En dicha expresión, E/R representa la corriente máxima (I_max.) al cual se puede cargar el inductor, donde su valor normalmente dependerá del voltaje aplicado al circuito (E) y de la resistencia (R) a través de la cual se cargará el inductor. La variable t es la constante de tiempo para la carga del inductor (t =L/R) y la variable t es el tiempo. Para la carga de inductor, normalmente el tiempo se va tomando con referencia a la constante de tiempo (t) y de esta manera se va registrando el tiempo cada t de tiempo que transcurra (t = 0, t = 1t, t = 2t, t = 3t,…). Por lo general, se toma el tiempo hasta un valor igual a 5t, ya que para dicho tiempo el inductor debe haber llegado prácticamente a su corriente máxima, o sea, debe haberse prácticamente cargado completamente. Si estos valores de tiempo se sustituyen en la expresión matemática, entonces se obtienen ciertos valores que pueden ser utilizados directamente para calcular o determinar la corriente del inductor para cada tiempo.

Esto demuestra que durante un tiempo de carga de 5t, para un inductor, su corriente va aumentando desde 0A hasta una corriente prácticamente igual a la corriente máxima del circuito (E/R).

La expresión matemática utilizada para representar el voltaje de un inductor durante el tiempo de carga es la siguiente:

En dicha expresión, E representa el voltaje máximo al cual se puede cargar el inductor, donde su valor normalmente es el voltaje aplicado al circuito. La variable t es la constante de tiempo para la carga del inductor (t = L/R) y la variable t es el tiempo. Nuevamente, el tiempo se va tomando con referencia a la constante de tiempo (t) y de esta manera se va registrando el tiempo cada t de tiempo que transcurra (t = 0, t = 1t, t = 2t, t = 3t,…). En este caso, lo que ocurre con el voltaje en el inductor es un comportamiento inverso al de la corriente. Inicialmente el inductor tiene un valor máximo de voltaje (E) cuando se conecta el circuito y cuando va transcurriendo el tiempo de carga del inductor su voltaje va disminuyendo ya que la razón de aumento en la corriente del inductor también va disminuyendo. Por lo general, se toma el tiempo hasta un valor igual a 5t, ya que para dicho tiempo el inductor debe haber llegado prácticamente a su voltaje mínimo (con respecto a la corriente ha llegado a su corriente máxima cuando se completa el tiempo de carga). Si estos valores de tiempo se sustituyen en la expresión matemática, entonces se obtienen ciertos valores que pueden ser utilizados directamente para calcular o determinar el voltaje del inductor para cada tiempo.

Esto demuestra que durante un tiempo de carga de 5t, para un inductor, su voltaje va disminuyendo desde un voltaje máximo de E hasta un voltaje prácticamente igual a 0V.