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Transformador toroidal

Transformador Toroidal
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Transformador Toroidal, es un electroimán formado a partir de un cable que lleva la corriente.

Transformador Toroidal. Garantizan un menor flujo de dispersión y unas bajas pérdidas por corrientes de Foucault. Estos transformadores pueden ser construidos tanto con encapsulado como sin él, y producen transformadores de 10VA hasta 3000VA de potencia.

De igual manera, disponen de diversas configuraciones, bien para una o varias salidas, para cableados o para encapsulado electrostático y electromagnético.

Características

Un toroide tiene un campo magnético en el interior de sí mismo que forma una serie de círculos concéntricos. Fuera de él, el campo es nulo. La fuerza de este campo magnético depende del número de espiras que el toroide tiene en su cuerpo. El campo no es uniforme: es más fuerte cerca de la parte interior del anillo y más débil cerca de la parte exterior. Esto significa que si r es el radio del transformador, el campo magnético disminuye a medida que r se hace más grande.

Física

Los toroides son valiosos porque, como todos los solenoides, son inductores. Los inductores puede inducir o causar corrientes que se crean en bobinas cercanas. Fueron inventadas en agosto de 1831 por el físico Inglés Michael Faraday. Fue Faraday quien descubrió que un campo magnético variable puede inducir una tensión en un cable cercano, y esto se llama la Ley de Inducción de Faraday. Los toroides también tienen lo que se conoce como auto-inductancia, que es un tipo de resistencia. El toroide resiste o lucha contra los cambios en su propia corriente, ya sea para hacerla más grande o más pequeña. La fuerza de la auto-inductancia depende del número de bobinas del toroide y de la fuente de CA.

Estructura de transformadores toroidales

Los transformadores se hacen con un par de solenoides envueltos alrededor de un núcleo de metal, que es por lo general de una ferrita. Los transformadores toroidales son dos bobinas envueltas alrededor de un metal, ferrita o acero de silicio, en forma de anillo. Las bobinas están bien envueltas en diferentes áreas o colocadas una sobre otra. Son preferentemente usados para RF o transformadores de frecuencia de radio, donde se utilizan para aumentar o disminuir las tensiones de las fuentes de energía, y para aislar las diferentes partes en un circuito. Los transformadores de RF se utilizan también para la adaptación de impedancia, lo que significa que ayudan a conectar partes de entrada y de salida de los diferentes circuitos.

CARACTERÍSTICAS

Rendimiento es la relación entre las potencias de salida y de entrada que es variable en función del tamaño del transformador y de las condiciones de trabajo, pero casi siempre superior al de los transformadores convencionales de potencias equivalentes. El rendimiento de un transformador toroidal está condicionado, básicamente, por las pérdidas resistivas del hilo de cobre y las pérdidas en el núcleo. Las pérdidas resistivas son siempre menores en los transformadores toroidales que en los convencionales ya que utilizan una menor cantidad de cobre Respecto a las pérdidas por histéresis en el núcleo, mediante un tratamiento térmico adecuado de recristalización se reducen a 0,98 W / Kg, a una inducción de 1,6T y las pérdidas inducidas por corrientes de Foucault son prácticamente despreciables en núcleos fabricados con flejes magnéticos de buena calidad.

Variación de tensión vacío/carga

La caída de tensión de un transformador viene determinada por la relación entre la tensión del secundario, en vacío y la tensión del mismo en carga nominal. Este ratio es importante a la hora de diseñar el transformador para conocer de forma aproximada la tensión en carga nominal. Es variable en función del tamaño del transformador. A mayores potencias suelen corresponder menores resistencias de los hilos de cobre utilizados en los bobinados y se pueden conseguir mejores características.

Desventajas y ventajas

Los toroides tienen algunas desventajas más que los solenoides regulares. Son más difíciles de bobinar y también de sintonizar. Sin embargo, son más eficientes en la producción de inductancias necesarias. Para la misma inductancia que un solenoide regular, un toroide requiere menos vueltas, y puede hacerse más pequeño en tamaño. Otra ventaja es que, dado que el campo magnético está confinado en el interior, los toroides y transformadores toroidales se pueden colocar cerca de otros componentes electrónicos sin preocupación acerca de las interacciones inductivas no deseadas.

Incremento de temperatura

La temperatura de trabajo de los transformadores toroidales varía, en función del porcentaje de carga utilizado. En régimen de trabajo permanente pueden aumentar entre 55ºC y 60ºC, sobre la temperatura ambiente, aunque la temperatura externa del transformador no supera incrementos de 45ºC.

Usos

Los toroides se utilizan en las telecomunicaciones, dispositivos médicos, instrumentos musicales, amplificadores, balastos y más.

Fuentes