Bobina bifilar

Una bobina bifilar es una bobina electromagnética que contiene dos devanados paralelos muy próximos entre sí. En ingeniería eléctrica , el término bifilar describe un cable compuesto por dos filamentos o hebras. Se utiliza comúnmente para designar tipos especiales de cable de bobinado para transformadores . El cable se puede adquirir en forma bifilar, generalmente como hilos esmaltados de diferentes colores unidos entre sí. Para tres hebras, se utiliza el término bobina trifilar .

Nikola Tesla patentó (512340) la bobina bifilar de devanados paralelos conectados en serie . De esta forma, la capacitancia entre los devanados paralelos se carga mediante la mayor diferencia de voltaje (la mitad del voltaje de alimentación) entre los devanados conectados en serie. Esto permite que la bobina almacene una cantidad mucho mayor de energía en su campo eléctrico y reduce drásticamente su frecuencia de resonancia.

Algunos bobinados bifilares tienen espiras adyacentes en las que las convoluciones están dispuestas de forma que la diferencia de potencial se magnifica (es decir, la corriente fluye en la misma dirección paralela ). Otros están bobinados de forma que la corriente fluye en direcciones opuestas. Por lo tanto, el campo magnético creado por un bobinado es igual y opuesto al creado por el otro, lo que resulta en un campo magnético neto de cero (es decir, neutralizando cualquier efecto negativo en la bobina). En términos eléctricos, esto significa que la autoinductancia de la bobina es cero.

La bobina bifilar (más comúnmente llamada bobinado bifilar ) se utiliza en la ingeniería eléctrica moderna como un medio para construir resistencias bobinadas con autoinductancia parásita despreciable. ^{[ 1 ]}

En algunos devanados de relés y transformadores utilizados para fuentes de alimentación conmutadas, se emplea un tipo diferente de bobina bifilar para suprimir la fuerza contraelectromotriz . En este caso, las dos bobinas de alambre están muy próximas entre sí y enrolladas en paralelo, pero aisladas eléctricamente. La bobina primaria acciona el relé, mientras que la secundaria se cortocircuita dentro de la carcasa. Cuando se interrumpe la corriente que circula por la primaria, como ocurre al desconectar el relé, la mayor parte de la energía magnética es interceptada por la bobina secundaria, que la convierte en calor debido a su resistencia interna. Este es solo uno de los varios métodos para absorber la energía de la bobina primaria antes de que pueda dañar el componente (generalmente un semiconductor vulnerable ) que acciona el relé. La principal desventaja de este método es que aumenta considerablemente el tiempo de conmutación del relé.

En un transformador de conmutación , una de las espiras de la bobina bifilar se utiliza para eliminar la energía almacenada en el flujo magnético disperso que no logra conectar la bobina primaria con la secundaria del transformador. Debido a su proximidad, ambos conductores de la bobina bifilar perciben el mismo flujo magnético disperso. Uno de los conductores se conecta a tierra , generalmente mediante un diodo, de modo que cuando el otro conductor, el primario, deja de recibir tensión del transistor de conmutación, el flujo magnético disperso genera una corriente en la bobina de conexión, con la tensión del lado primario presente en ella, lo que provoca que aparezca una tensión igual en el devanado primario. Si no se utilizara esta bobina de conexión, el flujo magnético disperso intentaría forzar el paso de una corriente a través del conductor primario. Dado que el conductor primario está desconectado y el transistor de conmutación se encuentra en un estado de alta resistencia , la alta tensión que aparecería en el transistor semiconductor de conmutación superaría su ruptura dieléctrica o incluso podría dañarlo.

Las bobinas bifilares imponen una inductancia en el modo común, pero no en el modo diferencial. Estas bobinas se utilizan ampliamente para eliminar la entrada o salida de señales en modo común de los circuitos de señalización electrónica. Esta configuración se emplea en los componentes magnéticos de transmisión y recepción de cables Ethernet ^{[ 2 ]} y, de forma destacada, en forma de una perla de ferrita fijada al exterior de cables USB, de alimentación de portátiles y HDMI.

El físico alemán Wilhelm Eduard Weber utilizó la bobina bifilar en su electrodinamómetro de 1848. ^{[ 3 ]} Se utilizaron ejemplares de gran tamaño en la "Batería electromagnética" de 1871 del inventor Daniel McFarland Cook ^{[ 4 ]} y en los experimentos de potencia de alta frecuencia de Nikola Tesla a finales del siglo XIX. ^{[ 5 ]} Nikola Tesla patentó la bobina bifilar el 9 de enero de 1894, refiriéndose a ella como una "bobina para electroimanes". ^{[ 5 ]}

• Curva Ayrton-Perry
• Enrollado de cestas
• Electrodinamómetro bifilar de espejo

• Patente de Tesla
• Bobinas de relé bifilares
• Bobinas de resistencia para funcionamiento con corriente alterna. Por Harvey Lincoln Curtis y Frederick Warren Grover, Oficina de Normas de los Estados Unidos. Reimpresión n.° 177.