Enfaset transformer

En transformer består af et magnetisk kredsløb, som kaldes kernen, og har mindst to viklinger med et fast antal vindinger, som strøm og spænding flyder igennem. De viklinger, der vender mod den elektriske spænding (netspændingen), kaldes primærsiden (primærspolen), og den side, der vender mod forbrugeren og den elektriske belastning, kaldes sekundærsiden (sekundærspolen). Den indgående effekt fra strøm og spænding omdannes til en udgående effekt fra strøm og spænding.

En transformer består i bund og grund af to eller flere spoler og en fælles jernkerne. I en enfaset transformer bruges der ofte kun én spole; til højere output forbindes to spoler parallelt eller i serie. Den trefasede transformer består af tre spoler, som hver især er forbundet med hinanden i henhold til den ønskede koblingsgruppe. Viklingerne i en transformer er normalt lavet af isoleret, emaljeret kobbertråd og er viklet på jernkernen, enten på en separat spole eller med afstandsstykker og isolering, samtidig med at der opretholdes frigang og krybeafstande. Den tilstedeværende vekselspænding tilsluttes der, og der skabes et vekslende magnetfelt. Den magnetiske flux passerer gennem sekundærspolen ved hjælp af jernkernen. På transformatorens sekundærside kan udgangssidens AC-spænding (induceret spænding) således tages med den ønskede AC-strøm. Viklingsforholdet mellem de primære og sekundære spoler definerer, om spændingen ved udgangen er mindre eller større end indgangsspændingen. Hvis antallet af vindinger på sekundærspolen er større end på primærspolen, er udgangsspændingen større end indgangsspændingen. Men hvis antallet af vindinger på sekundærspolen er lavere, er udgangsspændingen lavere end indgangsspændingen. Forholdet mellem antallet af vindinger N1/N2 er afgørende for ændringen i effekt eller vekselspænding og -strøm. Den trådtykkelse, der bruges på spolerne, defineres af strømmen.

Teknikken til fremstilling af kernen og kvaliteten af den anvendte transformerkerne (jernkerne) påvirker det magnetiske kredsløb. Transformatorens magnetiske kredsløb (magnetfelt) skal ideelt set generere lave hvirvelstrømstab og have lave ommagnetiseringstab (hysteresetab). Et andet aspekt er modstanden i en transformers vikling. Kun med lagdelte og ordnede viklinger på primærspolen og sekundærspolen og det bedste viklingsmetal kan du reducere viklingstabene. Spændingen reguleres med antallet af vindinger på spolen. Strømstyrken bestemmer diameteren på det viklede metal.

En transformers konstruktionseffekt udtrykkes i VA eller kVA (VA er betegnelsen for voltampère og står for måleenheden for tilsyneladende elektrisk effekt, kVA for kilovoltampère).
Med undtagelse af sølv har kobber den bedste ledningsevne med γ = 56. Aluminium har på den anden side kun γ = 36. Aluminium følger således med en forskel på ca. 35 procent. Derfor er kobber det bedste metal og aluminium “kun” det næstbedste af de teknisk og økonomisk anvendelige ledermaterialer til elektrisk energi. Alle andre metaller kan ikke betragtes som ledere af elektricitet, og legeringer har generelt en betydeligt lavere ledningsevne end rene metaller. Sølv og guld er helt udelukket på grund af den høje pris.

Den ideelle transformer findes ikke. Den ideelle transformer er tabsfri og bruges kun som en model til at beskrive transformatorens funktion. I en idealtransformator er spændingen over viklingerne proportional med ændringshastigheden af den magnetiske flux samt antallet af vindinger i transformatorviklingen på grund af elektromagnetisk induktion. Det betyder, at spændingen ved viklingen er relateret til hinanden som antallet af vindinger i transformatoren. Hvis en maskine (forbruger) er forbundet til sekundærspolen, trækker den energi fra transformatoren på sekundærsiden. Strømmen i en transformer fungerer i henhold til Lenz’ regel. Strømmene i viklingerne er derfor modsatrettede. Den primære strøm i en transformer løber mod højre i forhold til kernen, den sekundære strøm løber mod venstre. For en ideel transformer viser kombinationen af ligningerne for spændingstransformationen, at den energi, der tilføres primærsiden, er lig med den energi, der tages fra sekundærsiden. Det betyder, at en ideel transformer teoretisk set ikke er udsat for varmetab.