¿Qué es una Bobina Toroidal?
Las bobinas toroidales se fabrican enrollando un alambre alrededor de un núcleo magnético circular.
Al formar un circuito magnético cerrado en forma de anillo toroidal, las bobinas toroidales tienen características que difieren de las de las bobinas normales.
En las bobinas con alambres enrollados en forma circular, las líneas del campo magnético inducido se irradian hacia el exterior a través de la bobina, lo que puede tener efectos sobre los materiales circundantes. En las bobinas toroidales, las líneas de campo magnético están cerradas, lo que minimiza el efecto sobre el entorno.
Usos de las Bobinas Toroidales
Las bobinas toroidales se utilizan en aplicaciones que aprovechan las características de la estructura de circuito magnético cerrado con bajo flujo de fuga. Se utilizan mucho en electrónica, como bobinas de choque en circuitos de alimentación, para eliminar armónicos en circuitos de alta frecuencia y filtros con una configuración de inductor y condensador.
Por ejemplo, en teléfonos móviles y redes LAN inalámbricas, los inductores normales pueden no funcionar correctamente porque se ven afectados por el entorno cercano al circuito en la banda de frecuencia ultra alta. El uso de bobinas toroidales puede aportar una solución.
Las bobinas toroidales también se utilizan como bobinas en grandes dispositivos como los de fusión nuclear, los imanes superconductores o los aceleradores de partículas cargadas. También se utilizan en las bobinas del lado del estator de los motores eléctricos.
Principio de las Bobinas Toroidales
Una bobina enrollada con hilo eléctrico genera un flujo magnético perpendicular al hilo cuando circula por ella una corriente eléctrica. Las bobinas toroidales están formadas por hilo de cobre enrollado alrededor de un núcleo circular en forma de una dona. Como el núcleo es circular, las líneas de flujo magnético permanecen en su interior y apenas salen al exterior. Si el hilo de cobre se enrolla muchas veces, los flujos magnéticos se solapan y se puede obtener un campo magnético intenso.
Es improbable que el flujo magnético generado salga al exterior, el rendimiento de la bobina es extremadamente alto y el flujo magnético tiene la ventaja de que apenas afecta a otros elementos.
Los núcleos utilizados en las bobinas toroidales están fabricados con chapas de acero a base de hierro. En concreto, se utilizan núcleos de chapa de acero al silicio FeSi, núcleos de aleación nano cristalina, núcleos de aleación basados en FeSi y núcleos de carbonilo Fe(CO)5. Tienen una baja fuga de flujo y una inductancia estable.
Características de las Bobinas Toroidales
Las bobinas toroidales pueden confinar las líneas de campo magnético generadas al pasar una corriente eléctrica a través de una bobina enrollada alrededor de un cuerpo magnético en forma de una dona, lo que permite su compacidad y alto magnetismo, y evita la fuga de las líneas de campo magnético al exterior.
Los tres componentes básicos de un circuito eléctrico son la RLC, la resistencia “R”, la inductancia “L” (el dispositivo es un inductor) y la conductancia “C” (el dispositivo es un condensador).
Una bobina toroidal es un inductor que proporciona mayor inductancia que una bobina con núcleo de aire, y cuanto mayor sea la frecuencia de la corriente que circula por ella, mayor será el efecto, por lo que puede utilizarse para eliminar armónicos. Se puede añadir otra bobina al cuerpo magnético de la bobina toroidal para crear un transformador de alta frecuencia.
Además, combinándolo con un condensador C, que es inversamente proporcional a la frecuencia y cuanto mayor es ésta, más fácil es que pase la corriente, se pueden construir varios filtros.
Más Información sobre las Bobinas Toroidales
Función de las Bobinas Toroidales
1. Acción Alisadora
Las bobinas toroidales tienen la propiedad de que cuando una corriente trata de fluir a través de un hilo de cobre, la bobina trata de mantener la corriente fluyendo, y cuando la corriente disminuye, la bobina trata de mantener la corriente fluyendo.
Esto se conoce como la ley de Lenz, que establece que cuando el flujo magnético a través de un circuito cerrado cambia en el tiempo, se genera una fuerza electromotriz inducida tal que se produce un campo magnético en la dirección que impide que el flujo cambie.
Gracias a esta propiedad, las bobinas toroidales se utilizan para suavizar los circuitos de potencia que convierten la CA en CC y para filtros de alta frecuencia.
2. Acción de Inducción Mutua
La acción de inducción mutua es la inducción de potencia de una bobina a la otra cuando dos bobinas se colocan cerca. Según este principio, las bobinas toroidales se utilizan en los transformadores de potencia.
Los transformadores de potencia varían su tensión de salida en función de la relación entre el número de espiras de la bobina primaria y el número de espiras de la bobina secundaria; se pueden obtener tensiones múltiples instalando tomas intermedias en la bobina secundaria.
3. Acción de los Electroimanes
Los electroimanes de las bobinas son utilizados por los relés para abrir y cerrar circuitos. También se aplican en generadores, motores eléctricos, timbres y zumbadores.