Трансформатор – статическое электромагнитное устройство, предназначенное для изменения напряжения переменного тока, и представляет собой как минимум две катушки индуктивности на одном сердечнике.
Традиционно индукционные катушки трансформатора именуют обмотками (первичная и вторичная). Обмоток может быть и более двух, могут быть отводы от витков катушек. При работе частота не изменяется, т.е., например, в понижающем трансформаторе на первичной обмотке частота 50 Гц, то и на вторичной будет частота в 50 Гц [1].
Трансформаторы нашли широкое применение и в электротехнике, и в электронике. Сложно представить какое-либо устройство, в котором нет трансформатора, – блоки питания, некоторые усилители мощности, источники бесперебойного питания и т.д.
Следует учесть такой факт, что трансформатор может работать только если электрический ток изменяется по направлению и величине (например – синусоида переменного тока).
Принцип состоит в следующем: переменный ток, протекающей по катушке (первичной обмотке), создает вокруг переменное магнитное поле, а это электромагнитное поле создает во второй катушке (вторичной обмотке) электрический ток (рис. 1). Соотношение количества витков катушек называется коэффициентом трансформации. Таким образом, если на вторичной обмотке витков меньше, то это будет понижающей трансформатор, если больше – повышающий.
Таким образом, если поменять расположение обмоток, то повышающий трансформатор станет понижающим (если не выйдет из строя). Конечно, играют роль и такие параметры, как материал сердечника, материал обмоток, сечение проволоки. Кроме того, в современных трансформаторах довольно малые потери, и КПД может достигать 98 %. Потери энергии обуславливаются нагревом обмоток, перемагничиванием сердечника.
Что касается сердечника, то зачастую он изготовлен из стали (возможен пермоллоевый сердечник) или сплавов с высокими магнитными свойствами. Трансформаторы с сердечником используются в низкочастотных цепях (менее 100 кГц), в высокочастотных цепях (свыше 100 кГц), сердечник может отсутствовать, либо он изготовлен из альсифера или феррита [2]. На схемах порядковый номер трансформатора обозначается буквой Т (в отличие от катушки - L).