Трансформатор (англ. transformer, от лат. transformo — преобразовывать) – статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно связанные обмотки на магнитопроводе, с нормированным коэффициентом трансформации.

Принцип работы:

Принцип работы основан на использовании явлений электромагнитной индукции, самоиндукции и взаимоиндукции при протекании переменного тока через катушку индуктивности.

Функции:

• Преобразование посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем (напряжений) переменного тока в одну или несколько других систем (напряжений), без изменения частоты и мощности.

Назначение:

• Преобразование переменного напряжения.
• Гальваническая развязка цепей.
• Согласование цепей по импедансу
• Измерение переменного тока.

Классификация трансформаторов:

По назначению:

• Силовые:

Трансформаторы данного типа используются для преобразования электрической энергии в электрических сетях и в установках, предназначенных для приёма и использования электрической энергии. Также обеспечивает гальваническую развязку. Это те самые трансформаторы, которые стоят в линейных блоках питаниях.

• Автотрансформаторы:

Вариант трансформатора, в котором первичная и вторичная обмотки соединены напрямую, и имеют за счёт этого не только электромагнитную связь, но и электрическую. Обмотка автотрансформатора имеет несколько выводов (как минимум 3), подключаясь к которым, можно получать разные напряжения. Преимуществом автотрансформатора является более высокий КПД, поскольку лишь часть мощности подвергается преобразованию — это особенно существенно, когда входное и выходное напряжения отличаются незначительно. Недостатком является отсутствие электрической изоляции (гальванической развязки) между первичной и вторичной цепью.

Данный тип трансформаторов применяется в устройствах автоматического регулирования напряжения (англ. AVR), эти устройства используются, например, в источниках бесперебойного питания (ИБП, англ. UPS).

• Импульсные:

Предназначены для трансформирования коротких импульсов с минимальными искажениями, работают в режиме переходных процессов. Импульсные трансформаторы позволяют изменить уровень и полярность формируемого импульса напряжения или тока, согласовать сопротивление генератора импульсов с сопротивлением нагрузки, отделить потенциалы источника и приемника импульсов, получить на нескольких раздельных нагрузках импульсы от одного генератора, создать обратную связь в контурах схемы импульсного устройства. Обеспечивает гальваническую развязку.

Основное применение этих трансформаторов – импульсные источники питания.

• Разделительные:

Несложно догадаться, что основное и единственное назначение данных трансформаторов – создание гальванической развязки. Поэтому коэффициент трансформации в этом случае равен единице. И раз это специализированные на гальванической развязке трансформаторы, то в них применяется усиленная, чаще всего двойная, а иногда и тройная, межобмоточная изоляция; в некоторых случаях между обмотками помещается заземленный металлический экран.

• Согласующие:

Трансформаторы, применяемые для согласования сопротивления различных частей (каскадов) электронных схем. Одновременно согласующий трансформатор обеспечивает создание гальванической развязки между участками схем.

Эквивалентное сопротивление трансформатора с подключенной нагрузкой (по переменному току) можно выразить формулой:

где:

К – коэффициент трансформации;

R_н – сопротивление нагрузки.

• Измерительные:

Подразделяются на трансформаторы тока и напряжения. Обеспечивают гальваническую развязку. Как видно из названия, основное применение — снижения первичного тока или напряжения до величины, используемой в измерительных цепях, также могут применяться в различных цепях защиты, управления и сигнализации. От других типов трансформаторов отличаются повышенной точностью и стабильностью коэффициента трансформации.

В отличие от трансформатора напряжения, у трансформатора тока режим холостого хода является аварийным. Результирующий магнитный поток в магнитопроводе трансформатора тока равен разности магнитных потоков, создаваемых первичной и вторичной обмотками. В нормальных условиях работы трансформатора он невелик. Однако при размыкании цепи вторичной обмотки в сердечнике будет существовать только магнитный поток первичной обмотки, который значительно превышает разностный магнитный поток. Потери в сердечнике резко возрастут, трансформатор перегреется и выйдет из строя. Кроме того, на концах оборванной вторичной цепи появится большая ЭДС, опасная для работы оператора. Поэтому трансформатор тока нельзя включать в линию без подсоединённого к нему измерительного прибора. В случае необходимости отключения измерительного прибора от вторичной обмотки трансформатора тока, ее обязательно нужно закоротить.