Reactor

REACTOR
1. INTRODUCCION:
Los reactores o inductores son bobinas en aire o con núcleo ferromagnético que poseen diversas aplicaciones en los sistemas eléctricos. Por ejemplo en media y alta tensión y en los casos en que los transformadores están en conexión triángulo, se los utiliza principalmente para generar centros de estrella y hacer las conexiones a tierra. También se los utiliza paraconectar protecciones e instrumentos de medición. Otras aplicaciones en los sistemas de media y alta tensión son en la compensación de capacidad de líneas largas, filtros de onda portadora, compensadores de factor de potencia, etc.
En las redes de baja tensión el principal uso de los reactores es como balastos e ignitores para las lámparas de descarga, también se los utiliza en filtros de armónicosy en sistemas de arranque de motores de inducción.
En el presente artículo se estudiarán solamente el comportamiento de los reactores en bajas frecuencias, no se analizarán las aplicaciones en comunicaciones, donde se utilizan frecuencias mucho mayores que las industriales, tampoco se estudiará el diseño de los mismos ya que eso es tema de otra asignatura. Desde el punto de vista didáctico, elreactor, por su sencillez, es un buen punto de partida para el estudio de las máquinas eléctricas, en especial las de corriente alterna.
2. REACTOR EN AIRE:
Muchos reactores no poseen núcleo ferromagnético, en particular los que están destinados a filtros, trampas de onda (circuitos sintonizados) o alguna otra aplicación especial. Desde el punto de vista del análisis poseen la importantecaracterística de su linealidad, es decir la corriente es proporcional a la tensión aplicada, ya que el aire no se satura.
En la figura se muestra el esquema de un reactor sin núcleo, donde se han indicado las principales magnitudes, con los sentidos positivos adoptados.

Dónde:
N: Número de espiras.
r: Resistencia óhmica del bobinado.
u: Tensión aplicada.
e: Tensión o fuerza electromotrizinducida.
i: Corriente.
f: Flujo magnético.

Como las convenciones de signo son arbitrarias, y la experiencia ha mostrado la conveniencia de tomar el mismo sentido para la tensión y para la fuerza electromotriz inducida, se adoptará este criterio en todo el curso de máquinas eléctricas. Además como el reactor es un elemento pasivo que no genera energía, conviene adoptar para el mismo unaconvención consumidora, es decir la corriente entrando por el borne designado como positivo.
3.1. Relaciones generales:
La fuerza electromotriz inducida en conductores fue estudiada por el físico inglés Michael Faraday (1791-1867), y para una espira su valor es:

Donde f es el flujo a través de la espira en cuestión. Debido a que el flujo se dispersa y no es el mismo en todas las espiras, lafuerza electromotriz inducida en toda la bobina se expresa como la suma de las tensiones inducidas en cada una de las N espiras de la misma:

Reemplazando cada una de las fuerzas electromotrices por expresiones queda:

Permutando las operaciones derivadas y suma, se puede poner:

A la suma de los flujos a través de cada una de las espiras se lo denomina “flujo concatenado” .

Utilizando ladefinición anterior de flujo concatenado, se puede expresar la fuerza electromotriz inducida en toda la bobina, como:

Que es una expresión de carácter muy general para la ley de Faraday. Otra forma muy empleada para la ley de Faraday es utilizando un flujo promedio:

De donde se puede despejar l y reemplazarlo en lo que da:

Partiendo de la definición de inductancia:

Reemplazando el flujoconcatenado en esta expresión se puede obtener la dependencia funcional de la inductancia, lo que siempre es conveniente recordar:

Dónde:

Si bien en un reactor en aire las líneas de fuerza del campo magnético se dispersan por el aire y tanto la sección S como la longitud l no quedan definidas, la expresión (10) es útil porque muestra de que depende la inductancia de una bobina. Si se desea...