Transformadores toroidales

Hemos hablado con mucha frecuencia en nuestros Laboratorios sobre los transformadores toroidales. Aunque pensamos que la mayor parte de nuestros lectores tienen algún tipo de conocimiento sobre lo que son y lo que aportan, son los encargados de inaugurar esta nueva sección en CEC, destinada a explicar con mayor profundidad y detalle el funcionamiento de los sistemas que integran nuestros equipos.

Empecemos por aclarar conceptos. Un transformador alude, resumiendo mucho, a un aparato capaz de convertir la corriente alterna de alta tensión y débil intensidad en otra de baja tensión y gran intensidad, o viceversa, en palabras de la RAE. En la misma referencia, encontramos la definición de “toroidal” como un elemento con forma de curva cerrada y plana que gira alrededor de una recta fija de su plano, que no la corta. Simplificando, una forma similar a la de una rosquilla. Las fotografías adjuntas explican mucho mejor este término. Aunque nos referimos normalmente a este tipo de productos como toroidales, siendo coherentes deberíamos hablar de transformadores con núcleo toroidal.

El bobinado consiste en un anillo, normalmente de compuestos artificiales de ferrita, sobre el que se conjugan el primario y el secundario. Son más voluminosos, pero el flujo magnético queda confinado en el núcleo, teniendo niveles de dispersión muy reducidos y bajas pérdidas.

De esta manera, la energía se queda en el centro del mismo transformador, con lo que se disipa mejor el calor de la energía sobrante.

Actualmente, representan la construcción más frecuente en los amplificadores de gama media y alta. De hecho, Faraday, padre del electromagnetismo, diseñó y bobinó el primer transformador sobre un núcleo toroidal. En éste, el flujo magnético queda concentrado uniformemente en el núcleo y, debido a la ausencia de otros elementos, se eliminan vibraciones o, mejor aún, hablando en términos estrictamente acústicos, ruido. Del mismo modo, como el bobinado se reparte por toda la superficie del núcleo, desaparecen prácticamente las alteraciones provocadas por la fricción y se favorece la disipación del calor. Estos detalles permiten mejorar sustancialmente las características y rendimientos de los transformadores toroidales, respecto a los tradicionales. Gran parte de sus virtudes son debidas a su núcleo de ferrita, frente al de láminas metálicas del otro.

Cabe decir que, tanto un transformador toroidal como uno convencional, pueden proporcionar la misma potencia. La principal diferencia reside en el tamaño de éstos, por lo que a partir de una determinada potencia todos son toroidales. Un transformador y su fuente de alimentación están lo suficientemente dimensionadas para poder aportar la potencia continua necesaria al amplificador. Lo que denominamos “entrega de alta corriente” queda exclusivamente en manos de los condensadores de alta capacidad (10.000µF en adelante) que incorporan las fuentes de alimentación a su salida, y son los encargados de suministrar los elevados picos de corriente que el amplificador exige y que el transformador sería incapaz de suministrar.

De este modo, las ventajas de uno toroidal sobre uno convencional de láminas son numerosas e importantes: menor campo de dispersión, mayor rendimiento, bajo nivel de ruido, peso y tamaño reducidos (más adelante, hablaremos de los sobredimensionados), menor calentamiento, y sencillez de montaje. También en términos acústicos, la consecuencia directa es un aumento en la entrega de corriente y una mejora de la dinámica en un amplificador.



MICHAEL FARADAY Y EL ELECTROMAGNETISMO

Para algunas leyes físicas, es difícil encontrar experimentos que conduzcan de una manera directa y convincente a la formulación de una ley. Uno de los pocos casos es la Ley de Faraday, una de las ecuaciones fundamentales de electromagnetismo.

Algunos de esos experimentos fueron llevados a cabo por Michael Faraday en Inglaterra en 1813 y por Joseph Henry en los Estados Unidos, aproximadamente en la misma época.

Al conectar las terminaciones de una bobina a un galvanómetro (instrumento para detectar y medir la corriente eléctrica) normalmente no hay desviación, ya que no hay fuerza electromotriz en este circuito. Pero si se introduce un imán recto en la bobina con su polo norte dirigiéndose a ella, el imán mueve, haciendo que el galvanómetro se desvíe, poniendo de manifiesto que está pasando una corriente por la bobina. Si el imán se sostiene fijo con respecto a la bobina, el galvanómetro no se desvía. Por el contrario, si éste se mueve alejándose de la bobina, el galvanómetro se desvía pero en sentido contrario, de lo que se deduce que la corriente en la bobina está en dicho sentido. Si se usa el extremo del polo sur de un imán en lugar del norte, el experimento resulta igual pero las desviaciones son exactamente en dirección opuesta.

Otros experimentos muestran que lo que importa es el movimiento relativo del imán y de la bobina. Es irrelevante que el imán se mueva hacia la bobina o viceversa.

La corriente que aparece en este experimento se llama corriente inducida y se dice que es producida por una fuerza electromotriz. Faraday pudo deducir de experimentos como este la ley que da su magnitud y dirección.

TRANSFORMADORES SOBREDIMENSIONADOS

Un transformador sobredimensionado aporta las ventajas de un toroidal, añadiendo mayor entrega de potencia, gracias a sus mayores dimensiones. No obstante, también requiere de mayor espacio disponible, por lo que puede mediatizar el tamaño del amplificador e incluso generar ciertos problemas de sobrecalentamiento, si no se acompaña de la ventilación o tecnología adecuada. Los usuarios, por su parte, deben tener una especial precuación con este tipo de componentes, ya que hay que cuidar especialmente su emplazamiento, para dejar las rejillas lo más liberadas posible.