Toroide – O que é e como funciona!
Você sabe o que são os toroides? Sabe qual a diferença entre uma bobina convencional e uma bobina toroidal? No artigo de hoje, vamos falar sobre os toroides. Então vamos lá pessoal!
As bobinas elétricas, também conhecidas como indutores ou solenoides, são dispositivos capazes de produzir força magnetomotriz! Essa força é responsável pela passagem do fluxo magnético, e podemos compará-la com a força eletromotriz em circuitos elétricos.
As bobinas são feitas por condutores enrolados que formam diversas espiras. Ao passar uma corrente elétrica alternada por essas espiras, é gerado um campo magnético ao seu redor! Quanto mais espiras a bobina possuir, maior será a intensidade do campo magnético.
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É importante destacar que quanto mais forte for esse campo magnético, maior será a sua capacidade de atrair materiais como o ferro e o aço por exemplo!
O que é toroide?
O toroide é formado a partir de uma bobina curvada em forma de círculo fechado. Em outras palavras, podemos descrevê-lo como uma bobina cilíndrica! Ele pode ser utilizado na composição de pequenos indutores e até em transformadores pesados, que são utilizados para altíssimas potências.
Na imagem abaixo podemos ver um toroide de raio “r”, que gera um campo magnético em seu interior ao ser percorrido por uma corrente elétrica alternada!
Imagem de um toroide de raio r.
O campo magnético gerado nos toroides se difere do campo gerado pelos solenoides! Isso acontece, pois no toroide o campo magnético não é constante ao longo da sua seção reta. Podemos ver na imagem abaixo, a equação que determina o valor do campo magnético gerado pelo toroide.
Equação do campo magnético toroidal.
A vantagem de um toroide é que ele permite que o campo magnético flua em um círculo ao redor do toroide, contribuindo para que o vazamento do fluxo magnético seja muito baixo. Já a desvantagem do toroide, é que ele requer uma máquina de enrolamento especial para realizar a sua fabricação, pois o fio deve passar pelo toroide a cada volta.
Os núcleos com formatos toroidais são opções bem interessantes para indutores e transformadores!
Indutores toroidais
Os indutores são equipamentos capazes de armazenar energia em forma de campo magnético, e eles podem ser entendidos como os correspondentes magnéticos dos capacitores.
Para indutores toroidais operando de forma diferencial, os materiais mais utilizados são os núcleos de pó de ferro e as suas ligas, como o ferrite por exemplo. Esses núcleos ganharam bastante espaço no mercado da eletrônica de potência, justamente por não necessitar de um gap externo ao núcleo!
Os toroides utilizados como indutores apresentam pontos positivos e negativos! Dentre as vantagens, podemos citar:
- Fácil montagem
- Indutância elevada
- Baixo custo
- Baixa interação com os circuitos vizinhos
As desvantagens da indutância de um toroide são:
- Não possui indutância variável
- Varia a temperatura
Transformadores toroidais
Os transformadores com núcleo toroidal podem operar desde níveis CC até CA em altas frequências. Além disso, eles reduzem o volume do componente, resultando em uma menor dispersão de fluxo sem aumentar o aquecimento do indutor. Entretanto, eles possuem uma dispersão magnética menor do que um núcleo de ferrite convencional.
Os núcleos toroidais podem ser encontrados numa ampla faixa de materiais, diâmetros e espessuras. A escolha do tipo e do tamanho depende de vários fatores, como a intensidade do sinal, a indutância desejada e também a faixa de frequência do sinal que será trabalhado.
Os modelos com núcleos de ferrite e pó de ferro são indicados para as aplicações de média e alta frequência, que vão desde a filtragem e o bloqueio de transientes até em transformadores de fontes chaveadas. É importante salientar que os núcleos de ferrite e pó de ferro possuem um desempenho limitado à frequências acima de 100 kHz!
Quando comparamos o transformador toroidal com os transformadores comuns, o toroidal oferece diversas vantagens como:
- Irradiação menor do campo magnético ao redor do transformador
- Perdas e consumo menores
- Diferença entre a tensão de saída sem carga e com carga é bem menor quando comparada à de um transformador convencional
- Tamanho menor
- Praticidade e flexibilidade maiores
- Mais silencioso
Se você gostou desse artigo e deseja aprender mais, sugerimos que você assista o vídeo abaixo sobre transformadores toroidais do canal Mundo da Elétrica!
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Sobre o autor
Eletricista desde 2006, Henrique Mattede também é autor, professor, técnico em eletrotécnica e engenheiro eletricista em formação. É educador renomado na área de eletricidade e um dos precursores do ensino de eletricidade na internet brasileira. Já produziu mais de 1000 videoaulas no canal Mundo da Elétrica no Youtube, cursos profissionalizantes e centenas de artigos técnicos. O conteúdo produzido por Henrique é referência em escolas, faculdades e universidades e já recebeu mais de 120 milhões de acessos na internet.
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