Трансформаторът е електрическа машина, чието устройство е предназначено да преобразува една стойност на променлив ток в друга. Трансформаторите работят на променлив ток. Тези машини са получили най-широко разпространение, тъй като електричеството трябва да се предава на дълги разстояния при напрежения, които са много по-високи от нивото, необходимо за енергетиката или за използване у дома. По този начин използването на трансформатор дава възможност да се намалят загубите на електроенергия по време на предаването му и да се повиши качеството на процеса. Една от най-важните характеристики на тази машина е ефективността на трансформатора, тоест ефективността. Друга важна характеристика е коефициентът на трансформация, който се определя от съотношението на входното напрежение към изходното напрежение.
Трансформаторът обикновено е статично устройство. Конвенционалният трансформатор (и има няколко вида) се състои от ядро, което е сглобено от феромагнитни плочи, както и вторични и първични намотки, които са разположени срещу сърцевината. Както вече споменахме, има основни видове трансформатори: покачващи (изходното напрежение е по-голямо от входното) ипонижаване (напрежението на изхода е по-малко, отколкото на входа). Едно от важните условия за работата на устройството е една честота на напрежението.
За да определим ефективността на трансформатора, въвеждаме следната нотация:
- P1 - електрическа мощност, консумирана от трансформатора,
- P2 - изходна мощност,
- PL е загубата на мощност.
В този случай законът за запазване на енергията ще приеме формата: P1=P2+ PL. Използвайки тези обозначения, е лесно да се изведе формулата за ефективността на трансформатора. Формулата за ефективност ще изглежда така: n=P2/ P1=(P1- PL)/ P1=1- PL/ P1. Както можете да видите, той може да бъде представен в няколко версии. От последната формула се вижда, че ефективността на трансформатора не може да бъде повече от 1 (тоест е невъзможно да се получи ефективност, по-голяма от сто процента). Това е разбираемо.
Правилното изчисляване на ефективността на трансформатора е по-сложен въпрос, отколкото може да изглежда на пръв поглед. При проектирането и разработването на схеми и цялостния дизайн на трансформатор или серия от трансформатори от определен тип, инженерите-конструктори често срещат определени проблеми. Например, за да се намали цената на трансформатора, е необходимо да се сведе до минимум консумацията на материали. От друга страна обаче, за да се направи устройството по-надеждно при работа, потреблението на тези материали ще трябва да се увеличи.
Поради тези противоречиви причини ефективността на трансформатора обикновено се прави стандартна, като по този начин се нормализират загубите. При определяне на стойността на коеЕфективността на трансформатора трябва да вземе предвид цената на материалите, цената на електроенергията и преносните линии, тоест да вземе предвид много икономически фактори. Ефективността на трансформатора може да варира в зависимост от натоварването и този фактор също трябва да се вземе предвид при проектирането на това устройство.
