Faraday vynašiel&"indukčnú slučku &"; 29. augusta 1831 nazvaný&„Faradayova indukčná cievka &“, čo bol vlastne prvý prototyp transformátora na svete&# 39. Faraday ho ale použil iba na preukázanie princípu elektromagnetickej indukcie a neuvažoval nad jeho praktickým využitím.
V roku 1881 predviedli Lucien Gaulard a John Dixon Gibbs zariadenie s názvom&„; sekundárny ručný generátor &“; v Londýne a potom túto technológiu predal spoločnosti Westinghouse v USA, môže to byť prvý praktický transformátor napájania, ale nejde o najskorší transformátor.
V roku 1884 predviedli Lusson Golar a John Dixon Gibbs svoje vybavenie v talianskom Turíne, ktoré využíva elektrické osvetlenie. Skoré transformátory používali lineárne jadrá, ktoré boli neskôr nahradené účinnejšími toroidnými jadrami.
Inžinier z Westinghouse William Steinley skonštruoval prvý praktický transformátor v roku 1885 po zakúpení patentu na transformátor od Georga Westinghouse, Lucenta Golara a Johna Dixona Gibbsa. transformátor. Neskôr bolo jadro transformátora vyrobené stohovaním železných plechov v tvare E a komerčné využitie sa začalo v roku 1886.
Princíp transformácie transformátorov prvýkrát objavil Faraday, ale do praktického používania sa dostal až v 80. rokoch 19. storočia. V konkurencii, v ktorej by elektrárne mali produkovať jednosmerný a striedavý prúd, je schopnosť používať transformátory na striedavý prúd jednou z jeho výhod. Transformátor môže premieňať elektrickú energiu na formu vysokého napätia a slaboprúdu a potom ju premieňať späť, čím výrazne znižuje straty elektrickej energie v procese prenosu, čím ďalej zvyšuje hospodársku prenosovú vzdialenosť elektrickej energie. Takto môžu byť elektrárne postavené ďaleko od spotreby elektrickej energie. Väčšina elektriny na svete&# 39 sa k používateľovi dostane po sérii transformácií.
Transformátor sa skladá zo železného jadra (alebo magnetického jadra) a cievky. Cievka má dve alebo viac vinutí. Vinutie pripojené k napájaciemu zdroju sa nazýva primárne vinutie a zvyšné vinutia sa nazývajú sekundárne vinutie. Môže transformovať striedavé napätie, prúd a impedanciu. Najjednoduchší transformátor železného jadra pozostáva zo železného jadra vyrobeného z mäkkého magnetického materiálu a dvoch cievok s nerovnakými závitmi, ktoré sú na objímke umiestnené, ako je to znázornené na obrázku.
Funkciou železného jadra je zosilnenie magnetického spojenia medzi dvoma cievkami. Aby sa znížili straty vírivých prúdov a hysterézie v železe, je železné jadro laminované lakovanými plechmi z kremíkovej ocele; medzi dvoma cievkami nie je elektrické spojenie a cievky sú navinuté izolovanými medenými drôtmi (alebo hliníkovými vodičmi). Jedna cievka pripojená na napájanie striedavým prúdom sa nazýva primárna cievka (alebo primárna cievka) a druhá cievka pripojená k elektrickému zariadeniu sa nazýva sekundárna cievka (alebo sekundárna cievka). Samotný transformátor je veľmi komplikovaný a nevyhnutne existuje strata medi (odporový ohrev cievky), strata železa (ohrev železného jadra) a magnetický únik (magnetický indukčný drôt uzavretý vzduchom) atď. Z dôvodu zjednodušenia diskusie je k dispozícii iba ideálny je tu predstavený transformátor. Podmienky na vytvorenie ideálneho transformátora sú: ignorovanie únikového toku, ignorovanie odporu primárnej a sekundárnej cievky, ignorovanie straty jadra a ignorovanie prúdu bez záťaže (prúd v primárnej cievke, keď je sekundárny cievka je otvorená). Napríklad, keď silový transformátor pracuje pri plnom zaťažení (menovitý výstupný výkon sekundárnej cievky), blíži sa ideálnej situácii transformátora.
Transformátory sú statické elektrické spotrebiče vyrobené na princípe elektromagnetickej indukcie. Keď je primárna cievka transformátora pripojená k zdroju striedavého prúdu, v jadre sa generuje striedavý magnetický tok a striedavý magnetický je predstavovaný φ. Φ v primárnej a sekundárnej cievke je rovnaké a φ je tiež jednoduchá harmonická funkcia vyjadrená ako φ=φmsinωt. Podľa Faradayovho&# 39 zákona o elektromagnetickej indukcii je indukovaná elektromotorická sila v primárnej a sekundárnej cievke e1=-N1dφ / dt, e2=-N2dφ / dt. Vo vzorci sú N1 a N2 počet závitov primárnej a sekundárnej cievky. Z obrázku je zrejmé, že U1=-e1, U2=e2 (fyzická veličina primárnej cievky je znázornená dolným indexom 1 a fyzická veličina sekundárnej cievky je znázornená dolným indexom 2), komplexná efektívna hodnota je U1=-E1=jN1ωΦ, U2=E2=-jN2ωΦ, Nech k=N1 / N2, čo je transformačný pomer transformátora. Z vyššie uvedeného vzorca U1 / U2=-N1 / N2=-k, to znamená, že pomer efektívnej hodnoty napätia primárneho a sekundárneho vinutia transformátora&# 39 sa rovná pomeru jeho závitov a fázy rozdiel medzi napätím primárneho a sekundárneho vinutia je π.