Transformátor je statické elektromagnetické zariadenie, ktoré je určené na premenu (transformáciu) striedavého napätia jeho zvýšením alebo znížením. Môže sa tiež použiť na zmenu počtu fáz a menej často na zmenu frekvencie striedavého prúdu.
Elektrická energia sa zvyčajne prenáša na veľké vzdialenosti pri napätiach, ktoré sú niekoľkonásobne vyššie ako úroveň napätia používaná domácimi spotrebiteľmi. Použitie transformátorov zlepšuje kvalitu procesu prenosu elektrickej energie a umožňuje znižovať straty, ku ktorým dochádza v sieťach.
Zariadenie a princíp činnosti
Transformátor konštrukčne pozostáva z dvoch (alebo viacerých) vinutí a jadra, ktoré sa tiež nazýva magnetický obvod. Na zariadenie na primárnom vinutí sa privádza napätie a zo sekundárneho vinutia sa odstráni už prevedené napätie. Vinutia sú navzájom spojené striedavým magnetickým poľom, ktoré je v jadre vytvárané napätím privádzaným do primárneho vinutia.
Typy transformátorov
- moc;
- meranie;
- slaby prud;
- pulz;
- špičkové transformátory.
Straty
Prevod elektriny z primárneho na sekundárny je vždy sprevádzaný stratami.
V transformátore nie sú žiadne rotujúce komponenty, a teda ani žiadne mechanické straty. V jednotke však dochádza k stratám v medi medi vinutí v dôsledku prítomnosti elektrického prúdu vo vinutí odpor, ako aj magnetické straty v oceli jadra v dôsledku výsledných vírivých prúdov a obrátenie magnetizácie.
Z týchto dôvodov sa neprenáša všetka energia, ale iba väčšina z nej.
Efektívnosť a spôsoby, ako ju zvýšiť
Rovnako ako akýkoľvek iný prevodník energie, aj transformátor má koeficient výkonu (COP), ktorý charakterizuje účinnosť jeho činnosti.
Účinnosť je pomer výkonu, ktorý odoberá užitočné zaťaženie jednotky, k výkonu, ktorý odoberá zaťažený transformátor zo siete. Účinnosť možno tiež vyjadriť ako pomer efektívne použitej energie k energii spotrebovanej zo systému.
Pretože transformátor je pasívny prevodník energie, jeho účinnosť je vždy menšia ako jednota (η <1). To znamená, že energia spotrebovaná záťažou pripojenou k sekundárnemu vinutiu je vždy menšia ako energia spotrebovaná zaťaženým zariadením zo systému.
Existuje niekoľko spôsobov, ako zvýšiť efektívnosť, zameranú predovšetkým na znižovanie strát. Napríklad na zníženie strát medi je potrebné zväčšiť prierez drôtov vinutia. A zníženie strát v dôsledku zvrátenia magnetizácie možno dosiahnuť pri použití mäkkej magnetickej ocele s určitým zložením a štruktúrou pre jadro.
Aby sa znížili straty vírivým prúdom, magnetické jadro by sa malo zhromažďovať zo samostatných, navzájom izolovaných, oceľových tyčí. Kremík sa tiež môže použiť ako prísada do materiálu magnetického obvodu.