O Artigo Indutores

INDUTORES

FÁBIO LÚCIO DE A. S. JR.¹, NILSON DO NASCIMENTO B. JR.², ORLANDO LIMA DE S. JR.³.

E-mails: 1- [e-mail], 2 - [e-mail], 3 [e-mail].

Curso de Engenharia Elétrica, Universidade Federal do Ceará, Campus Mucambinho

Av. Estanislau da Frota S/N - Centro

CEP: 62010–560 – Sobral – Ceará

Abstract ⎯ Inductors are widely used as energy storage, these devices generate a magnetic field that captures and stores the energy of an electric current that travels it. They can act in different ways, one of these is in electrical circuits.

Keywords ⎯ Inductors, Inductance, Electrical-Circuits.

Resumo ⎯ Indutores são muito utilizados como armazenadores de energia, esses dispositivos geram um campo magnético que capta e armazena a energia de uma corrente elétrica que o percorre. Podem atuar de diferentes maneiras, uma destas é em circuitos elétricos.

Palavras-chave ⎯ Indutores, Indutância, Circuitos-Elétricos.

1    Introdução

Indutores são dispositivos capazes de armazenar energia em campo magnético. Sua atuação envolve impedir variações na corrente elétrica, formar um transformador, servir de filtro do tipo passa baixa entre outras.

A indutância é a grandeza que se caracterizar por descrever a característica do indutor. A energia armazenada por um campo magnético gerado por um indutor pode ser calculada.

Indutores atuam em circuitos elétricos e são associados em série ou em paralelo. Essas associações podem ser relacionadas e

assim determinar-se a indutância equivalente total de um sistema.

São aplicados em conversores buck-boost, flybacks e podem atuar ainda como filtros passivos

2   Indutor

Os elétrons que correm através de um condutor produzem um campo magnético ao redor desse condutor. Os indutores, bobinas ou solenoides são dispositivos projetados de forma a armazenar energia em um campo magnético criado por essas correntes elétricas.

De maneira geral, é um dispositivo de dois terminais composto por um fio condutor enrolado em espiral. Cada volta da bobina é chamada de espira e a sua quantidade influencia diretamente na intensidade do campo magnético. Esta forma cria um campo magnético mais forte do que o que seria produzido por um fio reto.

Um núcleo de material ferromagnético aumenta a indutância concentrando as linhas de força de campo magnético que fluem pelo interior das espiras.

Atua impedindo variações na corrente elétrica. Ainda são usados para formar um transformador, além de serem utilizados como filtro do tipo passa baixa, que rejeita sinais de alta frequência. São muito utilizados em circuitos analógicos e em processamento de sinais.

3  Indutância e Energia

A indutância é a grandeza usada para descrever a característica do indutor. É usada para calcular a voltagem induzida pelo campo magnético devido à corrente elétrica de valor variável que atravessa o indutor. Sua representação gráfica é um fio helicoidal como o da figura 1.

[pic 1]

Figura 1

Simbolizada pela letra L, a indutância relaciona-se a tensão induzida por um campo magnético e tem como unidade o henry (H). Esta tensão entre os terminais do indutor é proporcional à variação da corrente elétrica que por ele passa. A equação (1) representa o cálculo dessa tensão induzia para um instante t.

[pic 2]

(1)

Em que V é a tensão induzida pelo campo magnético e tem como unidade o volt (V), L é a indutância, i é a corrente instantânea medida em ampere (A) e t é o tempo.

Quando a corrente for constante não há diferença de potencial entre os terminais do indutor e ele se torna um condutor (um curto-circuito).

Existem fatores que aumentam a indutância como maior número de “voltas” na bobina, maior área da bobina, menor comprimento da bobina. Além disso, o material do núcleo também afeta a indutância.

Como foi dito anteriormente, o indutor é capaz de armazenar energia em um campo magnético. Isto se deve ao acúmulo de cargas positivas na entrada do indutor e negativas na saída, pois quando o indutor é percorrido por uma corrente elétrica, a lei de Faraday providencia esse acumulo de cargas. É este acúmulo de cargas que representa um armazenamento de energia em campo magnético. Essa energia é igual à quantidade de trabalho necessária para estabelecer o fluxo de corrente através do indutor e é dada pela equação (2).

Li2[pic 3]	(2)

Onde E é a energia armazenada, medida em joules (J), L é a indutância e t é a corrente elétrica que passa pelo indutor.

 
4  Indutores em circuitos elétricos

Um indutor ideal não oferece resistência para corrente contínua, exceto quando a corrente é ligada e desligada, caso em que faz a mudança de modo mais gradual. Porém, em maioria, os indutores reais são construídos a partir de materiais com resistência elétrica finita, que se opõe inclusive à corrente direta. Materiais supercondutores não oferecem resistência a passagem de correntes elétricas contínuas, e suas aplicações implicam propriedades distintas para os indutores feitos deste tipo de material.

A equação (2) do capítulo anterior é semelhante à equação de energia cinética o que leva a inferir que, no indutor, i é conservativo. Isso realmente acontece, pois tomando uma corrente i1 = I, obtém-se uma energia E1 e tomando uma corrente i2 = - I, obtém-se uma energia E2 = -E1. Deste modo, o somatório das energias é igual a zero, mostrando que há uma conservação de energia que, no caso, é em campo magnético, conforme já descrito.

Além disso, observa-se que uma quantidade finita de energia pode ser armazenada em uma indutância, mesmo que a tensão na mesma seja nula (caso em que a corrente é constante).