Una carga inductiva es parte de un circuito eléctrico que usa energía magnética para producir trabajo. La mayoría de los aparatos eléctricos, motores y otros dispositivos se pueden clasificar como inductivos o reductores, y esto generalmente tiene que ver con la forma en que absorben y procesan la energía. Los circuitos inductivos tienden a ser grandes y generalmente dependen de una bobina u otro sistema de enrutamiento para almacenar y canalizar energía y, como consecuencia, la mayoría se encuentran en aparatos industriales y de servicio pesado. Los ejemplos comunes incluyen transformadores, motores eléctricos y relés electromecánicos. Este tipo de herramientas básicamente almacenan energía hasta que se necesita y, una vez que lo es, la convierten con una serie de campos magnéticos; en conjunto, este proceso se conoce como «inducción». Este tipo de cargas a menudo deben ser aprovechadas y protegidas para mantener la energía fluyendo en una sola dirección, ya que la fuerza de la energía puede dañar el circuito o los interruptores conectados de otra manera.
Conceptos básicos de carga eléctrica
La electricidad se mide en unidades individuales según las necesidades de producción, pero en la mayoría de los casos la cantidad total de energía que circula a través de un sistema de circuitos se denomina «carga» en el punto donde el aparato absorbe o utiliza realmente la energía. Las cargas pueden ser grandes o pequeñas y tener diferentes resistencias en diferentes aplicaciones.
En la mayoría de los casos existen dos tipos de carga, y los modelos inductivos suelen caracterizarse por el uso de campos electromagnéticos. El electromagnetismo en estas configuraciones en realidad hará que la energía se mueva desde la fuente, como una toma de corriente o un adaptador de voltaje, al corazón de los circuitos donde se puede usar para alimentar lo que sea que haga el dispositivo.
Cómo funcionan los inductores
Cuando se aplica un diferencial de voltaje a través de los cables de un inductor, el inductor convierte la electricidad en un campo electromagnético. Cuando se quita el diferencial de voltaje de los cables, el inductor intentará mantener la cantidad de corriente eléctrica que fluye a través de él. Se descargará cuando el campo electromagnético colapse o si se crea una vía eléctrica entre los dos cables del inductor.
Un motor eléctrico es un ejemplo común. En estos casos, la carga se utiliza para convertir la electricidad en trabajo físico. Por lo general, se requiere más energía para comenzar a girar el rotor inicialmente de la que se requiere para mantener en movimiento un rotor que ya está girando, y cuando se aplica voltaje a los cables de un motor eléctrico, el motor genera un cambio en el flujo magnético. Este cambio induce una fuerza electromotriz que se opone a la fuerza de giro hacia adelante que haría girar el motor; este fenómeno se llama fuerza contraelectromotriz (EMF). Después de varios segundos, un motor eléctrico habrá superado parte de la impedancia causada por un EMF trasero y funcionará según lo diseñado.
Efficiency
Los EMF traseros hacen que se desperdicie parte de la energía de la fuente de alimentación. Por esta razón, una carga inductiva, como un motor eléctrico de corriente alterna (CA), utilizará solo alrededor del 70% de la energía eléctrica para realizar el trabajo real. Esto significa que tales cargas requerirán una fuente de alimentación que pueda proporcionar suficiente energía eléctrica para arrancar el motor. Esta fuente de alimentación también debe proporcionar suficiente energía para que el motor realice el trabajo físico necesario.
Importancia de los diodos
El proceso inductivo suele ser propenso a lo que se conoce como «retrocesos», lo que significa que la energía no se controla y puede causar sobrecargas en el circuito si no se limita. Además, algunas cargas inductivas, como el electroimán en un relé electromecánico, pueden retroalimentar una sobretensión en el circuito cuando se desconecta la energía de la carga, lo que puede dañar el circuito. Por esta razón, la mayoría de los dispositivos y máquinas fabricados en este estilo también tienen “diodos” de protección, que básicamente actúan como disyuntores y requieren que la energía pueda entrar, pero prohíben que también fluya hacia afuera.
Cuando se apaga la energía, el diodo disipa la sobretensión proporcionando una ruta eléctrica unidireccional a través del inductor. Disipará la energía eléctrica hasta que el campo electromagnético colapse o hasta que la corriente de sobretensión sea insuficiente para activar el diodo.