Transformátor umožňuje zvýšit napětí v důsledku ztráty síly proudu nebo naopak. Ve všech případech platí zákon zachování energie, ale část se nevyhnutelně promění v teplo. Proto je účinnost transformátoru, i když obvykle blízká jednotě, menší než ona.
Instrukce
Krok 1
Transformátor je založen na jevu zvaném elektromagnetická indukce. Když je vodič vystaven měnícímu se magnetickému poli, vzniká na koncích tohoto vodiče napětí, které odpovídá první derivaci změny v tomto poli. Když je tedy pole konstantní, nevzniká na koncích vodiče žádné napětí. Toto napětí je velmi malé, ale lze jej zvýšit. K tomu namísto přímého vodiče stačí použít cívku skládající se z požadovaného počtu závitů. Vzhledem k tomu, že závity jsou zapojeny do série, napětí na nich se sečtou. Proto, za jiných podmínek, bude napětí větší než jedno otočení nebo přímý vodič v počtu, kolikrát odpovídá počtu závitů.
Krok 2
Střídavé magnetické pole můžete vytvořit různými způsoby. Například otáčením magnetu vedle cívky vytvoříte generátor. V transformátoru se k tomu používá jiné vinutí, nazývané primární vinutí, a na něj se aplikuje napětí té či oné formy. V sekundárním vinutí vzniká napětí, jehož tvar odpovídá první derivaci křivky napětí v primárním vinutí. Pokud se napětí na primárním vinutí změní sinusovým způsobem, na sekundárním se změní kosinusově. Transformační poměr (nezaměňovat s účinností) odpovídá poměru počtu závitů vinutí. Může to být buď méně, nebo více než jeden. V prvním případě bude transformátor sestupný, ve druhém - zesílení. Počet závitů na volt (tzv. „Počet závitů na volt“) je stejný pro všechna vinutí transformátoru. U výkonových kmitočtových transformátorů je to nejméně 10, jinak účinnost klesá a zvyšuje se vytápění.
Krok 3
Magnetická permeabilita vzduchu je velmi nízká, proto se bezjádrové transformátory používají pouze při provozu na velmi vysokých frekvencích. V průmyslových frekvenčních transformátorech byla použita jádra z ocelových desek pokrytých dielektrickou vrstvou. Díky tomu jsou desky navzájem elektricky izolovány a nedochází k vířivým proudům, které mohou snížit účinnost a zvýšit ohřev. V transformátorech spínacích napájecích zdrojů pracujících při zvýšených frekvencích nejsou taková jádra použitelná, protože v každé jednotlivé desce mohou nastat významné vířivé proudy a magnetická permeabilita je nadměrná. Zde se používají feritová jádra - dielektrika s magnetickými vlastnostmi.
Krok 4
Ztráty v transformátoru, které snižují jeho účinnost, vznikají v důsledku jeho emise ze střídavého elektromagnetického pole, malých vířivých proudů, které v jádru stále vznikají navzdory opatřením přijatým k jejich potlačení, jakož i přítomnosti aktivního odporu v vinutí. Všechny tyto faktory, s výjimkou prvního, vedou k zahřátí transformátoru. Aktivní odpor vinutí by měl být zanedbatelný ve srovnání s vnitřním odporem napájecího zdroje nebo zátěže. Proto čím větší je proud procházející vinutím a čím nižší napětí na něm, tím silnější je vodič pro něj použit.
