Você sabe o que são indutores e para que eles servem?
Neste artigo, você vai descobrir o que é um indutor, para que ele serve, quais são os tipos e como ele funciona na prática.
Portanto, se você quer aprender mais sobre esse assunto, então continue lendo esse artigo.
O que são indutores
Os indutores são componentes elétricos que têm a capacidade de produzir e armazenar energia em forma de campo magnético, quando a corrente elétrica está em circulação nas bobinas.
Este componente é usado em circuitos elétricos, eletrônicos e digitais, para armazenar energia através de um campo magnético.
Mas o indutor também pode ser chamado de solenóide ou bobina, choke ou reator.
O termo choke ou choque vem do inglês choking ou seja bloquear, quando usado em filtros que eliminam altas frequências.
E o termo bobina é uma referência ao fato de um indutor ser um fio enrolado como uma bobina.
Para que serve os indutores
Os indutores são fundamentais para impedir as variações de corrente elétrica, para formar um transformador e também em filtros que excluem sinais em alta frequência, como os filtros do tipo passa baixa.
Na imagem abaixo é possível visualizar um exemplo de um dos tipos de indutores que explicaremos mais adiante.
Neste caso, podem começar a surgir muitas dúvidas devido a semelhança entre o indutor e o capacitor.
Por isso, é importante destacar que o capacitor armazena energia na forma de campo elétrico, enquanto o indutor armazena energia na forma de campo magnético.
Neste caso, o capacitor precisa de tensão para armazenar energia e o indutor precisa de corrente elétrica para armazenar energia.
Além disso, outro aspecto importante é que o capacitor atua como um isolante para o circuito CC, enquanto o indutor atua como um condutor para o circuito CC.
Onde são usados os indutores
Os indutores são componentes muito importantes que geralmente são encontrados circuitos elétricos, eletrônicos e digitais.
Os indutores podem executar diferentes tipos de função dentro de um circuito elétrico.
Neste caso, eles podem ser usados em vários tipos de aplicações na área elétrica, como em filtros, sensores e transformadores.
Além disso, os indutores também podem ser encontrados nas aplicações de motores, e até em aplicações que envolvam armazenamento de energia quando em conjunto com o capacitor.
Porém, é importante destacar que existem vários tipos diferentes de indutores e eles podem variar conforme o tamanho, a frequência, a corrente, o valor e muitos outros fatores.
Por isso vamos conhecer agora os 5 tipos de indutores mais comuns e encontrados no mercado, confira abaixo.
5 tipos de indutores mais usados
Existem vários tipos de indutores e eles se diferenciam pelas suas características construtivas.
Por isso, vamos conferir abaixo quais são os principais tipos de indutores mais usados.
Indutores com núcleo de ar
Esse tipo de indutor com núcleo de ar é muito utilizado em circuitos de altas frequências.
Isso acontece porque ele possui baixas perdas de sinal e também possui baixa indutância por causa do seu núcleo.
Na imagem abaixo podemos visualizar um indutor com núcleo de ar, confira.
Outra característica importante desse tipo de indutor com núcleo de ar é que ele não possui nenhum tipo de material ferromagnético em seu núcleo.
Mas atenção que alguns componentes podem vir com um núcleo não magnético como plástico e cerâmica.
Agora vamos conhecer os indutores com núcleo ferromagnético, confira abaixo.
Indutores com núcleo ferromagnético
O indutor com núcleo de ferromagnético é o tipo de indutor que possui o núcleo feito com material ferromagnético.
Isso é muito importante porque os materiais ferromagnéticos são capazes de aumentar e concentrar o campo magnético.
Na imagem abaixo podemos visualizar um indutor com núcleo de ferromagnético, confira.
Como podemos perceber, este tipo de indutor é totalmente o oposto do indutor com núcleo de ar.
Como o núcleo é feito de material ferromagnético, então a indutância será muito maior devido à capacidade de concentrar o campo magnético.
Mas também devemos considerar que neste caso haverá perdas mais elevadas devido às características do seu núcleo.
Por isso, este tipo de indutor com núcleo de ferromagnético é usado em projetos que necessitam de alta indutância e frequência de operação.
Agora o nosso próximo passo é entender como funcionam os indutores com núcleo de ferrite, confira abaixo.
Com núcleo de ferrite
Os indutores com núcleo de ferrite são muito usados em aplicações de circuitos de altas frequências.
Isso acontece devido a sua alta eficiência e também porque eles apresentam baixas perdas.
Na imagem abaixo podemos visualizar um indutor com núcleo de ferrite, confira.
Todas as vantagens acima podem ser explicadas devido ao material usado no núcleo.
Neste caso, ele é constituído de um material de cerâmica ferromagnética muito resistente e não condutora.
Além disso, este tipo de indutor com núcleo de ferrite não apresenta correntes parasitas além de baixa histerese.
Agora vamos conhecer o tipo de indutor com núcleo laminado, confira abaixo.
Com núcleo laminado
Esse tipo de indutores com núcleo laminado é muito utilizado em circuitos de baixas frequências como por exemplo em transformadores.
E devido às características de como é construído o seu núcleo, os indutores laminados têm redução considerável nas perdas.
Na imagem abaixo podemos visualizar um indutor com núcleo de ferrite, confira.
Como podemos perceber, os indutores com núcleo laminado possuem um núcleo feito de camadas com lâminas finas de aço-silício.
Além disso, eles também são envolvidos por um tipo de verniz isolante.
Mas estes compostos não são escolhidos sem qualquer objetivo claro.
Neste caso, o verniz é usado para prevenir perdas por corrente parasita.
E o material de silício quando adicionado ao aço faz com que a histerese no material seja reduzida.
Agora vamos conhecer o tipo de indutor com núcleo toroidal, confira abaixo.
Com núcleo toroidal
Esse tipo de indutor com núcleo toroidal é muito utilizado em circuitos de corrente alternada.
Ele geralmente é construído de ferrite, e podemos comparar a sua aparência ao formato de uma rosca por exemplo.
Na prática, ele é construído com um fio de cobre enrolado em um material magnético.
E por causa desse formato circular, o seu campo magnético possui um caminho fechado em formato circular.
Na imagem abaixo podemos visualizar um indutor com núcleo toroidal, confira.
Observando a imagem acima, podemos entender que este núcleo foi projetado para fazer um caminho para este campo, evitando o número de perdas.
Mas neste caso, é importante destacar que o campo magnético sofre perdas ao circular de uma extremidade a outra, pelo contato com o ar.
Mas ele é o tipo que possui menos perdas devido a característica circular garantir que o campo magnético percorre um caminho fechado.
É importante destacar que este tipo de núcleo é usado em bobinas que tem formato de bastão.
E neste caso, isso acaba se tornando muito importante porque reduz consideravelmente as suas perdas e aumenta o valor de sua indutância.
E a energia armazenada no indutor (medida em joules) é igual a quantidade de trabalho necessária para estabelecer o fluxo no indutor, ou seja, o campo magnético.
Mas antes de finalizar essa explicação sobre os tipos de indutores é importante destacar a simbologia usada para representar o indutor, confira abaixo.
Simbologia elétrica dos indutores
Na imagem abaixo é possível visualizar a simbologia elétrica usada para representar os tipos de indutores, confira.
Na imagem acima é possível verificar alguns tipos de simbologia usada para representar os tipos de indutores que já explicamos acima.
E na imagem podemos visualizar a simbologia padrão usada para representar o indutor ou indutor com núcleo de ar.
Também é mostrada a simbologia do indutor com núcleo de ferro laminado e o indutor com núcleo de ferro com entreferro.
A simbologia elétrica do indutor é uma representação bem próxima com os enrolamentos em espiral.
Agora vamos entender como funciona os indutores na prática, confira abaixo.
Como funciona os indutores
Para entender como funciona o indutor é preciso voltar um pouco ao princípio físico.
Neste caso, precisamos entender que sempre que uma corrente elétrica percorre um fio condutor ela irá induzir um campo magnético ao redor desse fio.
Na imagem abaixo é possível visualizar um fio condutor e ao seu redor temos as linhas que representam o sentido do campo magnético.
Neste caso, ainda na imagem acima, também podemos perceber que a direção das linhas de campo magnético pode ser encontrada através da pela regra da mão direita.
Regra da mão direita para indutores
Se você ainda não conhece a regra da mão direita, confira a nossa explicação abaixo e veja como ela funciona.
Para usar a regra da mão direita, basta apontar o polegar de sua mão direita na direção da corrente elétrica e os outros dedos irão representar o sentido das linhas de campo.
Mas no exemplo da imagem acima temos apenas um exemplo de um condutor, então o que aconteceria se houvesse dois ou mais fios condutores em paralelo.
Dois fios condutores em paralelo no indutor
Na imagem abaixo é possível visualizar dois fios condutores em paralelo e ao seu redor as linhas que representam o sentido do campo magnético.
Para acelerar essa explicação, podemos dizer que a indução de campo magnético será a soma dos campos induzidos por cada fio.
Mas agora vamos fazer algo diferente, vamos enrolar esse mesmo fio condutor no formato de uma espiral.
Princípio de funcionamento do indutor
Uma espiral é uma linha curva que, sem se fechar, vai dando voltas em torno de um ponto, afastando-se dele de forma progressiva e regular.
Na imagem abaixo, temos um exemplo de um formato em espiral.
Na imagem abaixo é possível visualizar o fio condutor em um formato em espiral, confira.
Essa imagem acima é a simples representação de funcionamento do componente que chamamos de indutor.
Agora se aplicarmos novamente a mesma regra da mão direita que aprendemos acima a cada seção do fio podemos ter uma conclusão interessante.
Neste caso, todas as linhas de campo no interior do indutor estão orientadas na mesma direção.
E a partir desses princípios físicos teremos vários conceitos a serem estudados para quantificar a intensidade do campo magnético.
Campo magnético dos indutores
É importante lembrar que durante muito tempo os físicos franceses Jean-Baptiste Biot e Félix Savart, estudaram a relação entre a corrente que circula pelo fio e o campo induzido ao redor deste fio.
E neste caso, eles fizeram a seguinte descoberta, ao dizer que se pegarmos qualquer caminho fechado em volta do fio e multiplicarmos a intensidade do campo magnético H, num determinado ponto, pelo comprimento do caminho naquele ponto, onde H pode ser considerado constante, e repetirmos para todo o caminho, o resultado será a corrente total que atravessa este caminho.
Para facilitar o entendimento da explicação acima, observe a imagem abaixo.
A imagem acima tenta explicar o seguinte.
Ela diz que se você dividir o caminho que está traçado em verde na imagem acima em segmentos bem pequenos, de mesmo tamanho, medir a intensidade do campo H para cada segmento e multiplicar pelo tamanho do segmento, fazendo isso para todos os segmentos e somando os resultados, no final você obterá o valor da corrente que passa dentro do caminho.
No geral, observando a imagem acima e compreendendo as explicação dos físicos, isso nos permitiria calcular a intensidade do campo a uma certa distância do fio.
Não iremos mais aprofundar nas explicações físicas dos indutores, mas não podemos finalizar este assunto abaixo.
E finalmente podemos definir a grandeza mais importante para um Indutor que é a indutância.
Mas você pode estar se perguntando o que é a indutância em um indutor, é o que vamos explicar agora.
O que é indutância dos indutores
A indutância é a medida que representa a capacidade que o indutor tem de armazenar energia em forma de campo magnético.
Mas é importante destacar que a energia armazenada em um indutor, também pode ser descrita em Joules.
Ou seja, neste caso ela corresponde a quantidade de trabalho necessário para estabelecer o campo magnético no indutor.
Por isso, a indutância é um parâmetro que relaciona a tensão induzida no campo magnético e a corrente responsável pelo surgimento deste campo.
E neste caso, a tensão nos terminais do indutor é proporcional à corrente que nele passa.
Por isso, a indutância é a grandeza física relacionada aos indutores e é representada pela letra L e medida em Henry (H).
Isso acontece porque a indução eletromagnética é um fenômeno causado por um campo magnético e neste caso ela gera uma corrente elétrica.
Se verificarmos mais atentamente, veremos que uma área delimitada por um determinado condutor sofre variação no fluxo de indução magnética e é criado entre seus terminais uma força eletromotriz (fem) ou tensão.
E no caso de seus terminais estarem ligados a um aparelho elétrico, ele irá gerar uma corrente elétrica que iremos chamar de corrente induzida.
É importante lembrar que no capacitor a capacitância relaciona a voltagem com a carga elétrica acumulada.
Mas no caso de um indutor, a Indutância relaciona a corrente com o Fluxo Ø.
Mais adiante vamos entender como fazer para calcular os indutores e conhecer as fórmulas, continue lendo este artigo.
Reatância indutiva dos indutores
Além da indutância também temos outra característica do indutor que é a reatância indutiva.
Neste caso, ela representa a oposição oferecida por uma bobina ou indutância a uma corrente alternada (AC), que depende tanto da indutância da bobina como da frequência da corrente alternada.
Características dos indutores
Os indutores são componentes eletrônicos de fácil fabricação, e são construídos com diversos loops de fio.
Na imagem abaixo é possível visualizar um exemplo didático de um indutor em funcionamento.
No exemplo didático acima, podemos perceber que uma corrente contínua que passa através do Indutor produz um campo magnético constante.
E neste caso, a corrente continua a fluir livremente através do condutor, porém ao sofrer variação na corrente o campo magnético também sofre alteração.
Assim uma corrente alternada em determinada frequência passará a sofrer resistência.
E quanto mais elevada a frequência de oscilação da corrente, maior será a resistência.
Podendo tal resistência ser medida como reatância e tem uma defasagem de 90 graus.
Agora vamos explicar o comportamento do indutor quando ligado a uma fonte de alimentação em corrente contínua ou alternada.
Indutores em corrente contínua
Se o indutor for ligado a uma fonte de alimentação em corrente contínua, então, teremos a seguinte situação.
Na imagem abaixo temos uma representação do comportamento de um indutor em corrente contínua.
Neste caso, o campo magnético gerado ao redor de suas bobinas se dará em um único sentido.
Ou seja, neste caso teríamos um campo magnético ordenado.
Agora vamos entender como funcionam os indutores em corrente alternada, confira abaixo.
Indutores em corrente alternada
Se o indutor for ligado a uma fonte de alimentação em corrente alternada, então, teremos a seguinte situação.
O seu campo induzido também se comporta de forma alternada invertendo constantemente o seu sentido.
Na imagem abaixo temos uma representação do comportamento de um indutor em corrente alternada.
Na imagem acima é possível visualizar o comportamento de um indutor em corrente alternada.
E neste caso, o campo magnético se alterna com o sentido da corrente.
Neste caso, um indutor, quando percorrido por uma corrente elétrica alternada, oferece uma oposição à passagem dela, imposta por campo magnético, denominada reatância indutiva.
No geral, o indutor, assim como qualquer outro componente eletrônico, nunca será o ideal.
Isso acontece porque sempre haverá perdas por causa de vários fatores como por exemplo, resistência, perdas por correntes parasitas e por causa da saturação do material.
Mas a forma mais comum de conectar um indutor em circuito eletrônico é em série com um resistor.
Indutores em série
Observa-se que sua função é um pico de corrente elétrica no momento em que se liga e desliga uma chave on/off, por exemplo.
Na imagem abaixo podemos visualizar o comportamento de um indutor em série.
Indutores em paralelo
Para indutores em paralelo é possível notar que a indutância equivalente de indutores em série e em paralelo segue as mesmas regras em relação a resistência equivalente de resistores em série e em paralelo.
O que é bem diferente enquanto o capacitor que segue regras bem opostas.
Na imagem abaixo é possível visualizar a indutância equivalente de indutores em paralelo.
Isso acontece devido ambas indutância e resistência terem proporcionalidades diretas quando relacionam tensão e corrente, enquanto a capacitância possui proporcionalidade inversa.
Não iremos entrar em detalhes sobre esse assunto, por isso vamos entender como fazer para calcular os indutores.
Como calcular os indutores
Para calcular a indutância em Henry nós usamos a fórmula abaixo para os indutores.
E neste caso, a unidade padrão de medida do indutor é Henry e a fórmula aplicada ao cálculo é mostrada na imagem abaixo.
Fórmula utilizada para calcular a indutância em Henry:
- L = Indutância
- Vl = Tensão induzida na Bobina
- Δi/Δt = Taxa de variação da corrente elétrica medida em amperes por segundo
Como calcular a reatância indutiva
Agora nós iremos aprender como calcular a reatância indutiva, confira.
A reatância indutiva é como se fosse a resistência do indutor, de forma com que a fórmula abaixo é usada para calcular a reatância indutiva (XL).
Onde:
- XL: é a reatância indutiva, dada em Ohms (Ω)
- f: é a frequência de corrente alternada em Hertz (Hz)
- L: é a indutância do indutor em Henry (H)
Mas toda a parte de cálculo dos indutores nós iremos deixar para mais adiante.