Corriente máxima soportada por el hilo de cobre en bobinas electromagneticas

Corriente máxima soportada (ampacidad) por el hilo de cobre esmaltado en bobinas electromagnéticas
A la hora de diseñar una bobina electromagnética de una determinada potencia, la elección de un diámetro de hilo nos va a limitar la corriente que podrá circular por ella (ampacidad). Conocer este límite es muy importante a la hora de dimensionar la bobina puesto que si a posteriori necesitamos utilizar un hilo mas grueso aumentara considerablemente del volumen total de cobre.
 
Así pues ¿qué diámetro de hilo de cobre nos conviene utilizar en una bobina por la que va a circular un determinado amperaje?

En una instalación eléctrica convencional el amperaje máximo por sección de cobre se calcula para evitar que exista una caída de tensión relevante en la misma, este cálculo no es aplicable a nuestro caso (que por suerte soportara mayor amperaje).

En una bobina electromagnética la limitación va a venir dada por el calor generado en la misma: el hilo de cobre esmaltado no podrá soportar mas de 155ºC o 180ºC según la clase utilizada (clase F o clase H respectivamente), pues se degradaría el material aislante que lo recubre. Así mismo los elementos que incluya la bobina tendrán distintos límites de temperatura en cada caso (material del carrete, etc).

No resulta fácil calcular cual va a ser el calentamiento del hilo, que será distinto en cada caso concreto y dependerá de muchos factores (tiempos de funcionamiento, capacidad de refrigeración de la bobina, temperatura ambiente, volumen de cobre, etc), por ello en base a nuestra experiencia  proponemos a modo de punto de partida y conociendo la corriente máxima (A)  que circulará por la bobina, utilizar como diámetro mínimo de hilo a utilizar aquel que cumpla: 8A/mm2. Esto aplicado a los diámetros mas usuales nos da la siguiente tabla: Corriente máxima en hilos de cobre esmaltado aplicado en bobinas electromagnéticas.

Estos valores son una aproximación que pueden tomarse como punto de partida, deberá verificarse experimentalmente mediante prototipo cual es el calentamiento real de la bobina en cada caso. Esta calculo no será aplicable en altas frecuencias (por encima de los 10kHz) debido a que el efecto pelicular supondrá una limitación extra a la corriente que aquí no se toma en consideración.
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