Los filtros de CA convencionales suelen ser aparatos eléctricos confiables, pero durante su uso ocurren con frecuencia problemas como bobina quemada, unión de contactos y ruido del núcleo. Este artículo analiza por qué algunos productos de uso doméstico, a pesar de cumplir con los estándares IEC, no funcionan de manera confiable y propone soluciones para mejorar la confiabilidad de los filtros de CA. Al comprender las causas fundamentales de estos problemas, podemos mejorar el diseño y el rendimiento de estos componentes esenciales.

Comprender las cuestiones centrales

1. Zumbido del núcleo de hierro

El zumbido del núcleo ocurre cuando la fuerza de succión de un solenoide de CA disminuye a menos que la fuerza de reacción cuando la corriente pasa por cero. Esto da como resultado que el núcleo no se sujete firmemente y, cuando las superficies de los polos son desiguales, se produce ruido; esto es conocido como zumbido central. En las plantas de fabricación, si bien el estándar de ruido no supera los 40 dB a una distancia de 1 m, el juicio sobre si un núcleo es apto para su uso a menudo depende de una evaluación humana subjetiva. Para garantizar una mayor confiabilidad, los núcleos deben estar firmemente remachados y las superficies de los postes deben ser planas para cumplir con requisitos estrictos.

En los casos en que se produce ruido del núcleo durante el uso, las causas comunes incluyen suciedad en la superficie del poste, anillos magnéticos separados rotos u objetos extraños como partículas sólidas finas que caen sobre la superficie del poste, todo lo cual puede amplificar el ruido.

2. Quemado de la bobina

Existen múltiples razones para el desgaste de la bobina y comprenderlas puede ayudar a diseñar filtros más robustos:

• Márgenes de diseño:Márgenes de diseño insuficientes pueden provocar fallos prematuros. Seleccionar los materiales adecuados es crucial, ya que el uso de alambre esmaltado con una resistencia a temperaturas inadecuadas, como por ejemplo por debajo de 130 °C, puede reducir significativamente la vida útil de la bobina.
• Aumento de temperatura de la bobina:Idealmente, el diseño debería limitar el aumento de temperatura a 60 K o menos. Sin embargo, en un esfuerzo por reducir costos, algunos diseños reducen el número de vueltas en la bobina, aumentando el aumento de temperatura a 70K-80K o incluso 90K. Este calor excesivo puede degradar la resistencia aislante de la bobina con el tiempo y provocar fallas.
• Succión incompleta:A voltajes más bajos, la bobina puede tener dificultades para crear suficiente succión, lo que prolonga el tiempo que necesita para manejar altas corrientes de arranque. Esta situación puede aumentar el calentamiento, las resistencias y, en última instancia, provocar que la bobina se queme.
• Rango de voltaje de trabajo:Si el rango de voltaje de trabajo no es lo suficientemente amplio, pueden surgir problemas cuando el voltaje cae por debajo del 85 % o excede el 110 % del valor nominal, lo que provoca sobrecalentamiento y quema de la bobina.

Para abordar estos problemas, los fabricantes deben centrarse enampliando el rango de tensión de funcionamientoy seleccionar materiales que asegurenalta confiabilidad.

3. Producción y calidad de los materiales

Es esencial un control estricto sobre el proceso de producción. Por ejemplo, la inspección entrante de alambre esmaltado debe ser rigurosa para evitar problemas como una película de pintura desigual o alambre desnudo expuesto. Además, el proceso de bobinado debe gestionarse con cuidado, asegurándose de que las bobinas no estén demasiado apretadas o flojas, lo que puede comprometer la resistencia del aislamiento.

Consideraciones prácticas de uso

El desempeño debobinas inductivasy los filtros pueden verse afectados por varios factores externos, incluida la fuente de alimentación y la selección de voltaje de la bobina de control. Cuando la energía es suministrada por un transformador, el voltaje de salida debe cumplir con los estándares de voltaje nominal (Us) requeridos. Además, la elección del voltaje de la bobina de control (ya sea 380 V, 220 V, 110 V o incluso 12 V) puede afectar significativamente el rendimiento y la confiabilidad.

Por ejemplo, seleccionar un voltaje más bajo, como 12 V, puede dar como resultado conexiones de contacto poco confiables, mientras que voltajes más altos, como 380 V, pueden introducir riesgos de sobretensión y dañar el aislamiento de la bobina. En filtros de gran capacidad, generalmente es recomendable elegir un Us de 110V o superior para evitar estos problemas.

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