Faraday vynalezl&"indukční smyčku &"; 29. srpna 1831, nazvaný&„Faradayova indukční cívka &“, což byl vlastně první prototyp transformátoru na světě&# 39. Faraday ji však použil pouze k prokázání principu elektromagnetické indukce a neuvažoval o jejím praktickém využití.
V roce 1881 předvedli Lucien Gaulard a John Dixon Gibbs zařízení s názvem&„sekundární ruční generátor &“; v Londýně a poté tuto technologii prodal společnosti Westinghouse ve Spojených státech, může se jednat o první praktický výkonový transformátor, ale nejde o první transformátor.
V roce 1884 předvedli Lusson Golar a John Dixon Gibbs své vybavení v italském Turíně, které využívá elektrické osvětlení. Časné transformátory používaly lineární jádra, která byla později nahrazena účinnějšími toroidními jádry.
Inženýr společnosti Westinghouse William Steinley postavil první praktický transformátor v roce 1885 po zakoupení patentu na transformátor od George Westinghouse, Lucenta Golara a Johna Dixona Gibbse. transformátor. Později bylo jádro transformátoru vyrobeno stohováním železných plechů ve tvaru E a komerční využití začalo v roce 1886.
Princip transformace transformátoru poprvé objevil Faraday, ale do praktického použití byl uveden až v 80. letech 19. století. V soutěži, že elektrárny by měly dodávat stejnosměrné a střídavé napájení, je schopnost používat transformátory pro střídavé napájení jednou z jeho výhod. Transformátor může přeměňovat elektrickou energii na vysokonapěťovou a slaboproudou formu a poté ji převádět zpět, čímž výrazně snižuje ztrátu elektrické energie v procesu přenosu, čímž se dále zvyšuje ekonomická přenosová vzdálenost elektrické energie. Tímto způsobem lze elektrárny stavět daleko od spotřeby elektřiny. Většina elektrické energie&# 39 se k uživateli dostane po sérii transformací.
Transformátor se skládá ze železného jádra (nebo magnetického jádra) a cívky. Cívka má dvě nebo více vinutí. Vinutí připojené k napájecímu zdroji se nazývá primární vinutí a zbývající vinutí se nazývají sekundární vinutí. Může transformovat střídavé napětí, proud a impedanci. Nejjednodušší transformátor železného jádra se skládá ze železného jádra vyrobeného z měkkého magnetického materiálu a ze dvou cívek s nerovnými závity na objímce, jak je znázorněno na obrázku.
Funkcí železného jádra je posílení magnetické vazby mezi dvěma cívkami. Aby se snížily ztráty vířivých proudů a hystereze v železe, je železné jádro laminováno lakovanými plechy z křemíkové oceli; mezi dvěma cívkami není žádné elektrické spojení a cívky jsou navinuty izolovanými měděnými dráty (nebo hliníkovými dráty). Jedna cívka připojená k napájení střídavým proudem se nazývá primární cívka (nebo primární cívka) a druhá cívka připojená k elektrickému zařízení se nazývá sekundární cívka (nebo sekundární cívka). Vlastní transformátor je velmi komplikovaný a nevyhnutelně dochází ke ztrátám mědi (odporový ohřev cívky), ztrátě železa (ohřev železného jádra) a magnetickému úniku (magnetický indukční vodič uzavřený vzduchem) atd. Pro zjednodušení diskuse je ideální pouze zde je představen transformátor. Podmínky pro vytvoření ideálního transformátoru jsou: ignorování únikového toku, ignorování odporu primární a sekundární cívky, ignorování ztráty jádra a ignorování proudu bez zátěže (proud v primární cívce, když sekundární cívka je otevřená). Například, když silový transformátor pracuje při plném zatížení (jmenovitý výstupní výkon sekundární cívky), blíží se ideální situaci transformátoru.
Transformátory jsou statická elektrická zařízení vyrobená na principu elektromagnetické indukce. Když je primární cívka transformátoru připojena ke zdroji střídavého proudu, v jádře se generuje střídavý magnetický tok a střídavý magnetický je reprezentován φ. Φ v primární a sekundární cívce je stejný a φ je také jednoduchá harmonická funkce, vyjádřená jako φ=φmsinωt. Podle Faradayova&# 39 zákona o elektromagnetické indukci je indukovaná elektromotorická síla v primární a sekundární cívce e1=-N1dφ / dt, e2=-N2dφ / dt. Ve vzorci jsou N1 a N2 počet závitů primární a sekundární cívky. Z obrázku je patrné, že U1=-e1, U2=e2 (fyzickou veličinu primární cívky představuje dolní index 1 a fyzickou veličinu sekundární cívku představuje dolní index 2), komplexní efektivní hodnota je U1=-E1=jN1ωΦ, U2=E2=-jN2ωΦ, Nechť k=N1 / N2, což je transformační poměr transformátoru. Z výše uvedeného vzorce U1 / U2=-N1 / N2=-k, tj. Poměr efektivní hodnoty napětí primárního a sekundárního vinutí transformátoru&# 39 se rovná poměru jeho otáček a fáze rozdíl mezi napětím primárního a sekundárního vinutí je π.