Transformator to urządzenie elektryczne służące do przekształcania napięcia i prądu zmiennego przy zachowaniu częstotliwości. Głównym celem stosowania transformatorów jest dostosowanie poziomów napięcia do potrzeb transmisji, dystrybucji lub użytkowania energii elektrycznej. Transformator składa się z dwóch lub więcej nawinięć przewodów, zwanych uzwojeniami, które są nawinięte na wspólnym rdzeniu magnetycznym.
Budowa i zasada działania
Transformator zbudowany jest zazwyczaj z rdzenia magnetycznego wykonanego z blach krzemowych lub ferrytowych, które mają na celu zmniejszenie strat energii spowodowanych prądami wirowymi i histerezą magnetyczną. Rdzeń ten ma kształt pierścienia lub ramki, na który nawinięte są uzwojenia: pierwotne i wtórne. Uzwojenie pierwotne jest podłączone do źródła napięcia zmiennego, natomiast uzwojenie wtórne jest połączone z obciążeniem.
Zasada działania transformatora opiera się na zjawisku indukcji elektromagnetycznej. Gdy przez uzwojenie pierwotne przepływa prąd zmienny, w rdzeniu powstaje zmienny strumień magnetyczny, który indukuje napięcie w uzwojeniu wtórnym. Wielkość indukowanego napięcia zależy od stosunku liczby zwojów uzwojenia wtórnego do liczby zwojów uzwojenia pierwotnego, co jest określane jako przekładnia transformatora.
Rodzaje transformatorów
Transformator może być klasyfikowany na podstawie różnych kryteriów, takich jak:
- Przeznaczenie. Transformator siłowy (do przesyłu energii), transformator pomiarowy (do pomiarów elektrycznych), transformator separacyjny (do galwanicznego oddzielenia obwodów), transformator impulsowy (w zasilaczach impulsowych), itp.
- Konstrukcja rdzenia. Rdzeń kształtkowy, rdzeń płaski, rdzeń toroidalny.
- Liczba faz. Transformator jednofazowy, transformator trójfazowy.
- Chłodzenie. Transformator suchy (chłodzony powietrzem), transformator olejowy (chłodzony olejem izolacyjnym).
Zastosowanie
Transformator znajduje szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach techniki. Jest niezbędnym elementem w systemach przesyłu i dystrybucji energii elektrycznej, gdzie służy do zmiany poziomów napięcia w celu minimalizacji strat podczas transmisji na długie dystanse. W przemyśle, transformator jest wykorzystywany do zasilania maszyn i urządzeń wymagających różnych poziomów napięcia. W elektronice, transformator impulsowy jest często stosowany w zasilaczach impulsowych do konwersji napięcia. Ponadto, transformator separacyjny jest używany do zapewnienia bezpieczeństwa poprzez galwaniczne oddzielenie obwodów.
