O transformador é um dos dispositivos elétricos mais básicos que existe e tem aplicações em toda a indústria elétrica e eletrônica. Um transformador "transforma" a tensão em um circuito aumentando-a ou diminuindo-a. Praticamente todo dispositivo eletrônico que você usa todos os dias precisa de um transformador para reduzir a tensão de saída para um mais útil para circuitos delicados.
Um toro é uma forma formada quando um corpo sólido se curva sobre si mesmo e forma um loop fechado com um orifício no meio. Para definir toroidal, pense em donut: um transformador toroidal é um transformador em forma de donut. Essa não é a única forma que um transformador pode assumir, mas é a preferida na maioria das indústrias de eletrônicos e pelos fabricantes de equipamentos de som. Um transformador toroidal pode ser muito pequeno sem perder eficiência e cria menos interferência magnética do que outro tipo comum de transformador, o transformador E-I ou laminado.
Transformadores dependem de indução eletromagnética
O físico Michael Faraday descobriu a indução em 1831, quando observou que mover um ímã através de um fio condutor enrolado em um solenóide induzia uma corrente elétrica no condutor. Ele descobriu que a força da corrente era proporcional à velocidade de movimento do ímã e ao número de voltas da bobina.
Um transformador faz uso dessa proporcionalidade. Enrole uma bobina - a bobina primária - em torno de um núcleo ferromagnético e enrole um segundo fio - a bobina secundária - em torno do mesmo núcleo ou de um núcleo diferente. Quando a corrente através da bobina primária muda constantemente de direção, como acontece com a corrente CA, ele induz um campo magnético no núcleo, e que por sua vez induz uma corrente elétrica no segundo bobina.
Enquanto o valor de pico da corrente permanece o mesmo, o valor de pico do campo magnético induzido também não muda. Isso significa que a corrente induzida na bobina secundária aumenta com o número de voltas. Assim, um transformador fornece uma maneira de amplificar um sinal elétrico, o que é vital na indústria de áudio. Você também pode usar um transformador para reduzir a tensão tornando o número de voltas na bobina secundária menor do que o número na bobina primária. Esse é o princípio por trás dos transformadores que você conecta na parede para alimentar seu equipamento eletrônico.
Um transformador toroidal produz menos ruído
Um transformador E-I, ou laminado, consiste em um par de bobinas enroladas em núcleos individuais, colocados próximos uns dos outros e selados dentro de um gabinete. Um transformador toroidal, por outro lado, tem um único núcleo toroidal ferromagnético em torno do qual as bobinas primária e secundária são enroladas. Não importa se os fios se tocam, e frequentemente são colocados em camadas uns sobre os outros.
A corrente CA passando pela bobina primária energiza o núcleo, que por sua vez energiza a bobina secundária. Os campos toroidais são mais compactos do que os campos em um transformador laminado, portanto, há menos energia magnética para interferir nos componentes sensíveis do circuito. Quando usados em equipamentos de áudio, os transformadores toroidais produzem menos ruído e distorção do que os laminados e são preferidos pelos fabricantes.
Outras vantagens do transformador toroidal
Como um indutor toroidal é mais eficiente, os fabricantes podem fazer transformadores toroidais menores e mais leves do que os E-I. Isso é importante para os fabricantes de equipamentos eletrônicos e de áudio, uma vez que o transformador costuma ser o maior componente da maioria dos circuitos. Sua maior eficiência cria outra vantagem para o transformador toroidal. Ele opera em temperaturas mais baixas do que um transformador E-I, reduzindo a necessidade de ventiladores e outras estratégias de resfriamento em equipamentos sensíveis.