Transformator je statički elektromagnetski uređaj koji je dizajniran za pretvaranje (transformiranje) izmjeničnog napona povećanjem ili smanjenjem. Također se može koristiti za promjenu broja faza i rjeđe za promjenu frekvencije izmjenične struje.
Električna energija obično se prenosi na velike udaljenosti pod naponom koji je nekoliko puta veći od nivoa napona koji koriste domaći potrošači. Upotreba transformatora poboljšava kvalitetu procesa prijenosa električne energije i smanjuje gubitke koji nastaju u mrežama.
Uređaj i princip rada
Transformator se strukturno sastoji od dva (ili više) namota i jezgre, koja se također naziva magnetski krug. Napon se primjenjuje na uređaj na primarnom namotu, a već pretvoreni napon uklanja se iz sekundarnog namota. Namoti su međusobno povezani izmjeničnim magnetskim poljem, koje u jezgri stvara napon koji se dovodi na primarni namot.
Vrste transformatora
- vlast;
- mjerenje;
- mala snaga;
- puls;
- vršni transformatori.
Gubici
Prijenos električne energije s primarne na sekundarnu nepromjenjivo prate gubici.
U transformatoru nema rotirajućih komponenata, a time ni mehaničkih gubitaka. Međutim, u jedinici se javljaju gubici u bakru namota zbog prisutnosti u namotima električnog otpora, kao i magnetskih gubitaka u čeliku jezgre zbog nastalih vrtložnih struja i preokret magnetizacije.
Iz tih se razloga ne prenosi sva energija, već samo većina.
Učinkovitost i načini povećanja
Kao i svaki drugi pretvarač energije, i transformator ima koeficijent izvedbe (COP), koji karakterizira učinkovitost njegovog rada.
Učinkovitost je omjer snage koju korisni teret jedinice vuče prema snazi koju opterećeni transformator crpi iz mreže. Također, učinkovitost se može izraziti omjerom učinkovito korištene energije i potrošene energije iz sustava.
Budući da je transformator pasivni pretvarač energije, njegova je učinkovitost uvijek manja od jedinice (η <1). To znači da je snaga koju troši opterećenje povezano na sekundarni namot uvijek manja od snage koju napajani uređaj troši iz sustava.
Postoji niz načina za poboljšanje učinkovitosti, prvenstveno usmjerenih na smanjenje gubitaka. Na primjer, da bi se smanjili gubici bakra, potrebno je povećati presjek žica namota. Smanjenje gubitaka uslijed preokreta magnetiziranja može se postići korištenjem mekog magnetskog čelika određenog sastava i strukture za jezgru.
Da bi se smanjili gubici vrtložne struje, magnetsku jezgru treba sakupljati od odvojenih, međusobno izoliranih čeličnih šipki. Također, silicij se može koristiti kao aditiv u materijalu magnetskog kruga.