Language
Country/Area
No result found
Fuentes de sonido sorprendentes: ¿Sabes cómo producen ruido los inductores y transformadores?
En nuestra vida diaria, a menudo oímos zumbidos o silbidos procedentes de aparatos eléctricos. Las principales fuentes de estos sonidos suelen ser inductores y transformadores a los que no prestamos mucha atención. Este fenómeno se denomina ruido inducido electromagnéticamente y es causado por la vibración de los materiales bajo la estimulación de fuerzas electromagnéticas. En este artículo, exploraremos por qué estos dispositivos hacen ruidos y cómo explicar estos sonidos confusos.
El ruido inducido electromagnéticamente es un sonido de vibración significativo causado por materiales bajo la estimulación de la fuerza electromagnética.
El ruido inducido electromagnéticamente, a menudo denominado ruido de bobina, se origina en los campos electromagnéticos que se crean cuando funcionan los aparatos eléctricos. Estos campos provocan vibraciones sutiles en los materiales que se encuentran dentro del dispositivo. Cuando la frecuencia de estas vibraciones está entre 20 Hz y 20 kHz, forman un sonido audible. Los equipos como inductores, transformadores y ciertos motores rotatorios son los principales productores de este sonido. Este fenómeno acústico puede considerarse como una contraparte de la microfonía, que describe cómo las vibraciones o sonidos mecánicos pueden causar perturbaciones electrónicas no deseadas.
Conceptos básicos del ruido electromagnético
La fuente de las fuerzas electromagnéticas reside en la existencia de campos electromagnéticos, entre los que se incluyen las fuerzas causadas por el tensor de tensión de Maxwell, la magnetostricción y la fuerza de Lorentz. Cuando estas fuerzas se transfieren entre diferentes medios, provocan deformaciones de los materiales y producen diferentes vibraciones y ruidos. Cuando las frecuencias naturales de los modos estructurales coinciden con las frecuencias de las fuerzas electromagnéticas externas, estas vibraciones se amplifican, dando lugar a sonidos más fuertes. En pocas palabras, este sonido es la resonancia del material causada por cambios en los campos eléctricos y magnéticos.
Ruido electromagnético en motoresEn un motor eléctrico, las fuerzas electromagnéticas provocan cambios en el par, que a su vez provocan vibraciones torsionales en el rotor y el estator. Especialmente en las máquinas síncronas de imanes permanentes, el "par de dentado" es un cambio significativo que genera ruido estructural. El tamaño y la gravedad de este ruido a menudo dependen del diseño del dispositivo, de sus condiciones de funcionamiento y de las propiedades de los materiales.
El ruido estructural se origina por la difusión de las vibraciones del eje del rotor. Cuando estas vibraciones afectan al chasis y al eje, se genera ruido adicional.
Características acústicas de inductores y transformadores
En un inductor, la energía electromagnética se almacena en el entrehierro del circuito magnético y el ruido causado está estrechamente relacionado con el material del entrehierro y la geometría del circuito magnético. Lo mismo ocurre con los transformadores, donde la magnetostricción en los devanados y el núcleo laminado puede provocar vibración y ruido cuando cambia la carga. Los condensadores pueden almacenar tensión y también producir efectos electroacústicos cuando la tensión es inestable. Esto se llama el efecto del "condensador cantante" y todo lo que trae consigo es sorprendente.
Métodos para reducir el ruido electromagnético
Las técnicas para reducir el ruido y la vibración electromagnéticos incluyen específicamente mejoras de diseño, como seleccionar combinaciones adecuadas de ranuras y polos y diseños de bobinados, evitar la resonancia y aumentar las propiedades de amortiguación de los materiales. Además, los cambios en dispositivos específicos, como agregar una capa de pegamento a un televisor, pueden reducir eficazmente el "ruido de la bobina". Estas soluciones simples a menudo pueden mejorar significativamente la experiencia del usuario.
Ejemplos experimentales y simulaciones digitalesLas mejoras en el diseño acústico se han centrado en reducir la intensidad de la excitación electromagnética y la intensidad de la respuesta estructural para reducir el ruido.
Para comprender cómo funciona el ruido electromagnético, es útil realizar experimentos o simulaciones numéricas. Los ejemplos de diferentes efectos acústicos observados al mover un campo magnético de CC o aplicar una corriente de frecuencia variable no solo mejoran nuestra comprensión de la generación de ruido, sino también cómo ocurren estos fenómenos cuando se aplica la teoría física correcta.
Ya sea que se trate de equipos estáticos o equipos rotatorios, la existencia de ruido electromagnético es un tema enorme y complejo. Estudiar y comprender los sonidos producidos por estos dispositivos puede ayudarnos no sólo a mejorar la eficiencia en el diseño de motores, sino también a mejorar la experiencia de uso de diversos productos en la vida diaria. Pero ¿cómo afectarán estos fenómenos al diseño de futuros electrodomésticos y a su uso?
