Transformators ir ierīce, kas pārveido mainīgu spriegumu, strāvu un pretestību. Kad maiņstrāva iet caur primāro spoli, dzelzs serdenī (vai magnētiskajā serdenī) tiek ģenerēta maiņstrāvas magnētiskā plūsma, tādējādi inducējot spriegumu (vai strāvu) sekundārajā spolē. Transformatori sastāv no dzelzs serdeņiem (vai magnētiskajiem serdeņiem) un spolēm. Spolei ir divi vai vairāki tinumi. Strāvas padevei pievienoto tinumu sauc par primāro tinumu, bet pārējos tinumus par sekundāro tinumu. Ģeneratorā neatkarīgi no tā, vai spole pārvietojas pa magnētisko lauku vai magnētiskais lauks pārvietojas caur fiksētu spoli, spolē tiek inducēts elektriskais potenciāls. Abos gadījumos magnētiskās plūsmas vērtība paliek nemainīga, bet magnētiskā plūsma, kas krustojas ar spoli, ir atšķirīga. Mainiet, tas ir savstarpējās induktivitātes princips.
Dažādiem transformatoru veidiem ir atbilstošas tehniskās prasības, kuras var attēlot ar atbilstošiem tehniskajiem parametriem. Piemēram, jaudas transformatoru galvenie tehniskie parametri ir nominālā jauda, nominālā sprieguma attiecība pret spriegumu, nominālā frekvence, darba temperatūras līmenis, temperatūras paaugstināšanās, sprieguma regulēšanas ātrums, izolācijas veiktspēja un mitruma izturība. Vispārējā zemfrekvences transformatora galvenie tehniskie parametri ir: transformācijas koeficients, frekvences raksturlielumi, nelineārie kropļojumi, magnētiskā un elektrostatiskā ekranēšana, efektivitāte utt.
Transformatora princips
Sprieguma attiecība:
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, inducētais elektromotora spēks ir lielāks par primāro pielietoto spriegumu. Šāda veida transformatorus sauc par pakāpju transformatoru; Kad N2
n=N1/N2
In the formula, n is called the voltage ratio (turns ratio). When n>1, N1>N2, U1>U2, transformators ir pazeminošs transformators. Gluži pretēji, tas ir pakāpju transformators.
Transformatora efektivitāte:
Pie nominālās jaudas transformatora izejas jaudas attiecību pret ieejas jaudu sauc par transformatora efektivitāti, kur η ir transformatora efektivitāte; P1 ir ieejas jauda, P2 ir izejas jauda.
Kad transformatora izejas jauda P2 ir vienāda ar ieejas jaudu P1, efektivitāte η ir vienāda ar 100%, un transformators neradīs nekādus zudumus. Bet patiesībā šāda transformatora nav. Transformatori vienmēr piedzīvo zudumus, pārvadot elektrisko enerģiju, galvenokārt vara un dzelzs zudumus. Vara zudumi attiecas uz zaudējumiem, ko izraisa transformatora spoļu pretestība. Kad strāva plūst caur spoles rezistoru un rada siltumu, daļa elektriskās enerģijas tiek pārvērsta siltumā un tiek zaudēta. Sakarā ar to, ka spoles parasti tiek uztītas ar izolētu vara stiepli, tās sauc par vara zudumiem.
Transformatoru dzelzs zudumi ietver divus aspektus. Pirmkārt, ir histerēzes zudums. Kad maiņstrāva iet caur transformatoru, mainās arī magnētiskā lauka līniju virziens un lielums, kas iet cauri silīcija tērauda loksnēm, izraisot molekulas, kas atrodas silīcija tērauda loksnēs, berzējot viena pret otru un izdala siltumenerģiju, tādējādi zaudējot daļu elektriskās enerģijas. Tas ir histerēzes zudums. Otrs ir virpuļstrāvas zudums, kas rodas transformatora darbības laikā. Ja magnētiskās līnijas iet cauri dzelzs kodolam, inducētās strāvas tiks ģenerētas plaknē, kas ir perpendikulāra magnētiskajām līnijām. Sakarā ar to, ka ar šo strāvu veidojas slēgta ķēde un virpuļstrāvas, to sauc par virpuļstrāvu. Virpuļstrāvu klātbūtne izraisa dzelzs kodola uzsilšanu un enerģijas patēriņu. Šāda veida zudumus sauc par virpuļstrāvas zudumiem.
Transformatora efektivitāte ir cieši saistīta ar tā jaudas līmeni. Jo lielāka jauda, jo mazāka ir zudumu attiecība pret izejas jaudu un augstāka efektivitāte. Gluži pretēji, jo mazāka jauda, jo zemāka ir efektivitāte.