Paso 1: información
Energía se almacena en el primario de la bobina cuando fluye corriente a través de él. Esta energía es proporcionada por una fuente de corriente continua, generalmente la batería de 12 voltios del sistema eléctrico del vehículo.
El circuito primario es impulsado por el cierre de un interruptor a tierra, que permite el actual flujo de la corriente por el primario. Cuando inicialmente se cierra el interruptor, la corriente en la bobina sigue siendo cero, dado que la inductancia del primario no permite cambiar instantáneamente la corriente. La corriente en el primario aumenta exponencialmente hasta alcanzar su valor de estado estacionario.
La corriente de estado estacionario es el valor máximo que tendrá la corriente. Se determina por el voltaje de la fuente de alimentación y la resistencia total del circuito primario.
La corriente de estado estacionario en el primario se determina por:
I_steady_state = V_source/R_primary
Rprimary consiste en la resistencia total del alambre en la bobina primaria, así como la resistencia de los cables y otras conexiones en el circuito primario.
La duración del tiempo necesario para que la corriente en el primario para llegar a su valor de estado estacionario se determina por la constante de tiempo. La constante de tiempo es un parámetro que es igual a la inductancia primaria (en Henrios) dividida por la resistencia primaria (en ohmios), y por lo que tiene unidades de segundos. En las ecuaciones se representa comúnmente con el tau griego de la letra. Una constante de tiempo más pequeña significa que la corriente aumentará más rápidamente.
La ecuación para la corriente en el inductor es:
i(t)=I_steady_state*(1-e^(-t/time_constant)
El gráfico muestra cómo la corriente en la bobina aumenta cuando el interruptor está cerrado. El gráfico expresa la corriente como el porcentaje del valor de estado estacionario. Después de 4 constantes de tiempo, la corriente se encuentra en aproximadamente el 98% de su valor de estado estacionario y después 5 constantes de tiempo, la corriente es en más del 99% de su valor de estado estacionario.
Las ecuaciones correspondientes para el circuito primario se resumen en una tabla.
Energía en la bobina primaria
La energía almacenada en un inductor es una función de la inductancia y la corriente que fluye a través de él. La ecuación de la energía almacenada en un inductor es:
Energía = ½ * L * I ^ 2.
Consulte nuevamente el gráfico que muestra que la corriente y la energía en la bobina primaria versus el tiempo transcurrido. Tenga en cuenta que cuanto más tiempo el interruptor está cerrado, la energía menos adicional se almacena en la inductancia de primaria. Después de la primera constante de tiempo, la energía almacenada es 38% del máximo. Transcurridos dos constantes de tiempo, la energía total almacenada es el 73%. Después de tres constantes de tiempo, la energía total almacenada es 90%. Después de cuatro tiempo constantes, la energía total es 96% y así sucesivamente. Después de cinco constantes de tiempo, la energía almacenada es esencialmente al 100% del valor máximo posible para la tensión de alimentación y la principal resistencia en el circuito.
Una vez que la corriente primaria ha alcanzado su valor de estado estacionario, ninguna energía adicional puede almacenarse en el primario de la bobina. Si el interruptor permanece cerrado después de este punto, la energía de la fuente simplemente se disipa como calor en la resistencia del circuito primario. Por lo tanto no tiene sentido mantener el interruptor cerrado más de 4 o 5 constantes de tiempo, pasado ese punto la energía simplemente se desperdicia.
