Kako radi naponski transformator
Naponski transformator služi za pretvaranje izmjeničnog napona jedne veličine u izmjenični napon druge veličine. Naponski transformator radi zahvaljujući fenomenu elektromagnetske indukcije: vremenski promjenjivi magnetski tok stvara EMF u zavojnici (ili zavojnicama) kroz koju prolazi.
Primarni namot transformatora je svojim stezaljkama spojen na izvor izmjeničnog napona, a na stezaljke sekundarnog namota priključen je potrošač koji mora biti napajan naponom nižim ili višim od napona izvora iz kojeg je ovaj transformator. se hrani .
Hvala na sudjelovanju jezgra (magnetski krug), magnetski tok stvoren primarnim namotom transformatora nije nigdje raspršen, već je uglavnom koncentriran u volumenu ograničenom jezgrom. Naizmjenična strujadjelujući u primarnom namotu magnetizira jezgru u jednom ili suprotnom smjeru, dok se promjena magnetskog toka ne događa u naletima, već harmonijski, sinusoidalni (ako govorimo o mrežnom transformatoru).
Može se reći da željezo jezgre povećava induktivitet primarnog namota, odnosno povećava njegovu sposobnost stvaranja magnetskog toka kada struja prolazi i poboljšava svojstvo sprječavanja povećanja struje kada se napon primijeni na stezaljke namota. Stoga, u praznom hodu (u načinu rada bez opterećenja), transformator troši samo miliampere, iako promjenjivi napon djeluje na namot.
Sekundarni namot je prijemna strana transformatora. Prima promjenjivi magnetski tok koji stvara struja u primarnom namotu i šalje ga kroz magnetski krug kroz svoje zavoje. Magnetski tok, koji varira određenom brzinom, prodire kroz zavoje sekundarnog namota, prema zakonu elektromagnetske indukcije inducira određeni EMF u svakom svom zavoju. Ovi inducirani EMF-ovi se dodaju u svakom trenutku vremena od zavoja do zavoja, tvoreći napon sekundarnog namota (napon otvorenog kruga transformatora).
Bit će pravodobno primijetiti da što se brže mijenja magnetski tok u jezgri, to je veći napon induciran pri svakom zavoju sekundarnog namota transformatora. A budući da su i primarni i sekundarni namoti prožeti istim magnetskim tokom (stvorenim izmjeničnom strujom primarnog namota), napon po zavoju i primarnog i sekundarnog namota je isti, na temelju veličine magnetskog protoka i njegovu brzinu promjene.
Ako kopate dublje, promjenjivi magnetski tok u jezgri stvara električno polje u prostoru oko sebe, čiji je intenzitet to veći što je brzina promjene magnetskog toka veća i što je veća vrijednost te promjene magnetskog toka. Ovo vrtložno električno polje djeluje na elektrone smještene u vodiču sekundarnog namota, gurajući ih u određenom smjeru, zbog čega je na krajevima sekundarnog namota moguće izmjeriti napon.
Ako se na sekundarni namot transformatora priključi opterećenje, tada će kroz njega teći struja, što znači da će se u jezgri pojaviti magnetski tok koji stvara ova struja u sekundarnom namotu.
Magnetski tok generiran strujom sekundarnog namota, to jest strujom opterećenja, bit će usmjeren (usp. Lenzovo pravilo) protiv magnetskog toka primarnog namota i stoga će inducirati povratni EMF u primarnom namotu, što će dovesti do povećanja struje u primarnom namotu i, sukladno tome, do povećanja snage koju transformator troši iz mreža.
Pojava obrnutog primarnog, sekundarnog magnetskog toka unutar jezgre, kao učinak priključenog opterećenja, ekvivalentna je smanjenju induktiviteta primarnog namota. Zbog toga transformator pod opterećenjem troši znatno više električne energije nego u stanju mirovanja.