Transformador toroidal: todo lo que debes saber

transformador toroidal

Los transformadores (como el transformador toroidal) son componentes muy empleados en multitud de aparatos. Especialmente en aquellos que usan CC, ya que permiten pasar de los altos voltajes de la red eléctrica a la que se conectan estos aparatos hasta voltajes más reducidos a los que suelen funcionar (12v, 5v, 3.3v…) y luego transformar de CA a CC usando el resto de etapas de una fuente de alimentación.

Su importancia es tal que deberías conocer cómo funciona este tipo de transformadores y sus aplicaciones, así como dónde y cómo puedes adquirir uno de ellos para tus proyectos, etc. Todo esas dudas quedarán resueltas con esta guía…

¿Qué es un transformador?

transformador diagrama

Un transformador es un elemento que permite pasar de un voltaje de corriente alterna a otro diferente. También puede transformar la intensidad de corriente. Sea como sea, siempre mantendrá intactos los valores de frecuencia de la señal y la potencia. Es decir, isofrecuencia e isopotencia…

Ésto último parámetro no se mantiene de forma sería en un transformador teórico ideal, ya que en la práctica existen pérdidas en forma de calor, uno de los mayores problemas de estos componentes. Es por eso que se ha pasado de usar núcleos ferrosos sólidos a laminarlos (chapas de acero al silicio con aislante entre ellas) para reducir las corrientes de Foucault o parásitas.

Para conseguir su propósito, la electricidad que entra por su devanado de entrada se transforma en magnetismo debido al bobinado y el núcleo metálico. Luego, el magnetismo que fluye por el núcleo metálico, inducirá una corriente o fuerza electromagnética en el devanado secundario para aportar dicha corriente en su salida. Por supuesto, el hilo conductor de los bobinados tiene una especie de barniz aislante para que, aunque estén enrollados, no hagan contacto entre sí.

La forma de poder transformar de un voltaje a otro es jugar con la cantidad de vueltas o espiras de hilo de cobre del bobinado primario y secundario. Según la Ley de Lenz, la corriente debe ser alterna para que se produzca esta variación de flujo, por lo que un transformador no puede funcionar con corriente contínua.

Como puedes ver en la imagen anterior, la relación entre las bobinas el voltaje y la intensidad es muy simple. Siendo N el número de vueltas del devanado (P=primario, S=secundario), mientras V es la tensión (P=aplicada al primario, S=de salida del secundario), o I igual para la intensidad…

Por ejemplo, imagina que tienes un transformador con 200 espirales en el primario y 100 espirales en el secundario. Se le aplica una tensión de entrada de 200v. ¿Qué voltaje aparecerá en la salida del secundario? Muy simple:

200/100 = 220/V

2=220/v

v=220/2

v=110v

Es decir, habrá transformado los 220v de entrada en 110v a su salida. Pero si se invierte la cantidad de espiras en el bobinado primario y secundario, ocurriría alreves. Por ejemplo, imagina que se aplica esa misma tensión primaria de 220v al primario, pero éste tiene 100 espiras y el secundario 200 espiras. Al invertir esto:

100/200 = 220/V

0.5=220/v

v=220/0.5

v=440v

Como ves, en este caso se dobla el voltaje…

¿Qué es un transformador toroidal?

transformador toroidal diagrama

Todo lo dicho para el transformador convencional vale también para el transformador toroidal, aunque éste tenga algunas características diferentes, así como algunas ventajas. Pero el principio de funcionamiento y los cálculos te pueden servir para entender cómo funciona.

En geometría, un toride es una superficie de revolución generada por un polígono o una curva plana cerrada simple que gira alrededor de una recta exterior coplanar con la que no se intercepta. Es decir, en palabras más simples, es una especie de anillo, dónut, o hula hoop.

Un transformador toroidal garantiza un menor flujo de dispersión, así como pérdidas debidas a corrientes parásitas menores que en un transformador convencional. Así que se calentarán menos y serán más eficientes, así como ser más compactos debido a su forma.

Al igual que los transformadores convencionales, también podrían tener más de dos bobinados, eso daría como resultado una misma bobina de entrada, y varias bobinas de salidas, cada una podría estar transformando a un voltaje diferente. Por ejemplo, imagina que haya dos, una que pase de 220v a 110v y otra que pase de 220v a 60v, lo cual es muy práctico para aquellas fuentes de alimentación donde se necesitan varios voltajes diferentes.

En este caso, en vez de generarse el campo magnético en el interior del núcleo metálico con forma cuadrada, se generan unos círculos concéntricos en el toroide. Fuera de él el campo será nulo, la fuerza de este campo también dependerá del número de espiras.

Otra particularidad es que el campo no es uniforme, es más fuerte cerca de la parte interior del anillo y más débil en la parte exterior. Eso significa que el campo disminuirá cuando el radio crece.

La relación de potencia de salida y entrada es variable en función del tamaño y las condiciones de trabajo, pero casi siempre suelen ser superiores a las de los transformadores convencionales. Además, como las pérdidas resistivas de un transformador provienen del hilo de cobre de las bobinas y de las pérdidas del núcleo, y como el toroide tiene menos pérdidas, será más eficiente como ya insinué antes.

Aplicaciones

Las aplicaciones o usos son similares a las de los transformadores convencionales. El transformador toroidal se suele emplear más en el sector de las telecomunicaciones, instrumentos musicales, dispositivos médicos, amplificadores, etc.

Ventajas y desventajas

Como siempre suele ocurrir, el transformador toroidal tiene sus ventajas, pero también hay algunos inconvenientes. Entre las ventajas destacan:

  • Son más eficientes.
  • Para la misma inductancia que un solenoide regular, el toroide necesitará menos vueltas, por tanto es más compacto.
  • Al tener el campo magnético confinado en su interior, se pueden colocar cerca de otros componentes electrónicos sin interferencias por inductancias no deseadas.

Entre las desventajas están:

  • Son más complicados de bobinar que los convencionales.
  • También es más difícil de sintonizar.

Dónde comprar un transformador toroidal

Los puedes encontrar en casi cualquier tienda de electrónica especializada, o también puedes hacerte con uno desde Amazon. Por ejemplo, aquí tienes algunas recomendaciones:

Como has podido comprobar, los hay de diferente VA, 100VA, 300VA, etc. Ese valor se refiere a la máxima carga admisible. Y se mide en voltios por amperio.


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