Transformator je naprava, ki transformira izmenično napetost, tok in impedanco. Ko izmenični tok teče skozi primarno tuljavo, se v železnem jedru (ali magnetnem jedru) ustvari izmenični magnetni tok, s čimer inducira napetost (ali tok) v sekundarni tuljavi. Transformatorji so sestavljeni iz železnih jeder (ali magnetnih jeder) in tuljav. Tuljava ima dva ali več navitij. Navitje, ki je priključeno na napajanje, se imenuje primarno navitje, ostala navitja pa sekundarno navitje. V generatorju, ne glede na to, ali se tuljava premika skozi magnetno polje ali se magnetno polje premika skozi fiksno tuljavo, se v tuljavi inducira električni potencial. V obeh primerih ostane vrednost magnetnega pretoka konstantna, različen pa je magnetni pretok, ki seka tuljavo. Sprememba, to je princip medsebojne induktivnosti.
Različni tipi transformatorjev imajo ustrezne tehnične zahteve, ki jih lahko predstavimo z ustreznimi tehničnimi parametri. Na primer, glavni tehnični parametri močnostnih transformatorjev vključujejo nazivno moč, razmerje med nazivno napetostjo in napetostjo, nazivno frekvenco, raven delovne temperature, dvig temperature, stopnjo regulacije napetosti, izolacijo in odpornost na vlago. Glavni tehnični parametri splošnega nizkofrekvenčnega transformatorja vključujejo: transformacijsko razmerje, frekvenčne značilnosti, nelinearno popačenje, magnetno in elektrostatično zaščito, učinkovitost itd.
Načelo transformatorja
Razmerje napetosti:
The turns of the two sets of transformer coils are N1 and N2, respectively. N1 is primary, N2 is secondary. When an AC voltage is applied to the primary coil, an induced electromotive force is generated at both ends of the secondary coil. When N2>N1, je inducirana elektromotorna sila višja od primarne napetosti. Ta tip transformatorja se imenuje povečevalni transformator; Ko N2
n=N1/N2
In the formula, n is called the voltage ratio (turns ratio). When n>1, N1>N2, U1>U2, transformator je padajoči transformator. Nasprotno, to je stopenjski transformator.
Učinkovitost transformatorja:
Pri nazivni moči se razmerje med izhodno močjo in vhodno močjo transformatorja imenuje učinkovitost transformatorja, kjer je η učinkovitost transformatorja; P1 je vhodna moč, P2 je izhodna moč.
Ko je izhodna moč P2 transformatorja enaka vhodni moči P1, je izkoristek η enak 100 % in transformator ne bo povzročil izgub. Toda v resnici takšnega transformatorja ni. Transformatorji vedno doživljajo izgube pri prenosu električne energije, predvsem vključno z izgubami bakra in železa. Izguba bakra se nanaša na izgubo, ki jo povzroči upor transformatorskih tuljav. Ko tok teče skozi upor tuljave in ustvarja toploto, se del električne energije pretvori v toploto in izgubi. Zaradi dejstva, da so tuljave na splošno navite z izolirano bakreno žico, se imenujejo bakrene izgube.
Izguba železa transformatorjev vključuje dva vidika. Prvič, obstaja histerezna izguba. Ko izmenični tok teče skozi transformator, se spremenita tudi smer in velikost silnic magnetnega polja, ki potekajo skozi silicijeve jeklene plošče, zaradi česar se molekule znotraj silicijevih jeklenih plošč drgnejo druga ob drugo in sproščajo toplotno energijo, s čimer izgubijo nekaj električne energije. To je histerezna izguba. Druga je izguba vrtinčnega toka, ki se pojavi, ko transformator deluje. Če magnetne črte potekajo skozi železno jedro, bodo inducirani tokovi nastali v ravnini, ki je pravokotna na magnetne črte. Zaradi tvorbe sklenjenega tokokroga in vrtinčnih tokov s tem tokom se imenuje vrtinčni tok. Prisotnost vrtinčnih tokov povzroči, da se železno jedro segreje in porablja energijo. Ta vrsta izgube se imenuje izguba zaradi vrtinčnih tokov.
Učinkovitost transformatorja je tesno povezana z njegovo močjo. Večja kot je moč, manjše je razmerje med izgubo in izhodno močjo in večja je učinkovitost. Nasprotno, nižja kot je moč, nižja je učinkovitost.