Una bobina bifilar es una bobina electromagnética que contiene dos bobinados paralelos y muy espaciados. En ingeniería eléctrica , la palabra bifilar describe un cable que está hecho de dos filamentos o hebras. Se utiliza comúnmente para indicar tipos especiales de cable de bobinado para transformadores . El cable se puede comprar en forma bifilar, generalmente como cable esmaltado de diferentes colores unidos entre sí. Para tres hebras, se utiliza el término bobina trifilar .
La bobina bifilar conectada en serie y devanada en paralelo es la que patentó Nikola Tesla (512340). De esta manera, la capacidad entre los devanados en paralelo se carga mediante la mayor diferencia de voltaje (1/2 del voltaje de suministro) entre los devanados conectados en serie. Esto permite que la bobina contenga una cantidad mucho mayor de energía en su campo eléctrico y reduce drásticamente la frecuencia de resonancia de la bobina.
Algunos bifilares tienen bobinas adyacentes en las que las circunvoluciones están dispuestas de modo que la diferencia de potencial se magnifica (es decir, la corriente fluye en la misma dirección paralela ). Otros están enrollados de modo que la corriente fluye en direcciones opuestas. Por lo tanto, el campo magnético creado por un devanado es igual y opuesto al creado por el otro, lo que da como resultado un campo magnético neto de cero (es decir, neutraliza cualquier efecto negativo en la bobina). En términos eléctricos, esto significa que la autoinducción de la bobina es cero.
La bobina bifilar (más a menudo llamada devanado bifilar ) se utiliza en la ingeniería eléctrica moderna como un medio para construir resistencias de alambre enrollado con autoinducción parásita insignificante. [1]
En algunos devanados de relés y transformadores que se utilizan para una fuente de alimentación de modo conmutado se utiliza un tipo diferente de bobina bifilar para suprimir la fuerza contraelectromotriz . En este caso, las dos bobinas de cable están muy espaciadas y enrolladas en paralelo, pero están aisladas eléctricamente entre sí. La bobina primaria se activa para hacer funcionar el relé, y la bobina secundaria se cortocircuita dentro de la caja. Cuando se interrumpe la corriente a través de la bobina primaria, como sucede cuando se apaga el relé, la mayor parte de la energía magnética es interceptada por la bobina secundaria, que la convierte en calor en 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 dispositivo (normalmente un semiconductor vulnerable ) que activa el relé. La principal desventaja de este método es que aumenta considerablemente el tiempo de conmutación del relé.
Cuando se utiliza en un transformador de conmutación , se utiliza un devanado de la bobina bifilar como medio para eliminar la energía almacenada en el flujo magnético disperso que no logra unir la bobina primaria con la bobina secundaria del transformador. Debido a su proximidad, los cables de la bobina bifilar "ven" el mismo flujo magnético disperso. Un cable se fija a tierra, generalmente mediante un diodo , de modo que cuando el transistor de conmutación ya no aplica voltaje al otro cable "primario" de la bobina bifilar, el flujo magnético disperso genera una corriente en la bobina de fijación con el voltaje del lado primario que aparece a través de ella, lo que hace que aparezca un voltaje igual a través del devanado primario. Si no se utilizara esta bobina de fijación, el flujo magnético disperso intentaría forzar el flujo de una corriente a través del cable primario. Dado que el cable primario está apagado y el transistor de conmutación está en un estado de alta resistencia , el alto voltaje que aparecería en el transistor de conmutación semiconductor excedería su ruptura eléctrica o incluso lo dañaría.
Las bobinas bifilares imponen una inductancia en el modo común, pero no imponen ninguna inductancia en el modo diferencial. Las bobinas en una combinación de este tipo se utilizan ampliamente para eliminar la entrada o salida de señales de modo común de los circuitos de señalización electrónica. Esta disposición se utiliza en el magnetismo de transmisión y recepción de cables Ethernet [2] y, de manera notable, en forma de una perla de ferrita sujeta al exterior de cables USB, de fuentes de alimentación para portátiles y HDMI.
El físico alemán Wilhelm Eduard Weber utilizó la bobina bifilar en su electrodinamómetro de 1848. [ 3 ] Se utilizaron grandes ejemplos 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]
