Transformátor je elektrický stroj, ktorého zariadenie je určené na premenu jednej hodnoty striedavého prúdu na druhú. Transformátory pracujú na striedavý prúd. Tieto stroje získali najširšiu distribúciu, pretože elektrina sa musí prenášať na veľké vzdialenosti pri napätiach, ktoré sú oveľa vyššie ako úroveň, ktorá je potrebná na napájanie priemyslu alebo na použitie v domácnosti. Použitie transformátora teda umožňuje znížiť straty elektriny pri jej prenose a zvýšiť kvalitu procesu. Jednou z najdôležitejších charakteristík tohto stroja je účinnosť transformátora, teda účinnosť. Ďalšou dôležitou charakteristikou je transformačný pomer, ktorý je určený pomerom vstupného napätia k výstupnému.
Transformátor je zvyčajne statické zariadenie. Bežný transformátor (a existuje niekoľko typov) pozostáva z jadra, ktoré je zostavené z feromagnetických dosiek, ako aj zo sekundárneho a primárneho vinutia, ktoré sú umiestnené oproti jadru. Ako už bolo uvedené, existujú hlavné typy transformátorov: stupňovité (výstupné napätie je väčšie ako vstupné) astep-down (napätie na výstupe je menšie ako na vstupe). Jednou z dôležitých podmienok pre prevádzku zariadenia je jedna frekvencia napätia.
Na určenie účinnosti transformátora uvádzame nasledujúcu notáciu:
- P1 – elektrická energia spotrebovaná transformátorom,
- P2 - výstupný výkon,
- PL je strata energie.
V tomto prípade bude mať zákon zachovania energie tvar: P1=P2+ PL. Pomocou týchto zápisov je ľahké odvodiť vzorec pre účinnosť transformátora. Vzorec účinnosti bude vyzerať takto: n=P2/ P1=(P1- PL)/ P1=1- PL/ P1. Ako vidíte, môže byť prezentovaný v niekoľkých verziách. Z posledného vzorca je zrejmé, že účinnosť transformátora nemôže byť väčšia ako 1 (to znamená, že nie je možné dosiahnuť účinnosť vyššiu ako sto percent). Je to pochopiteľné.
Správny výpočet účinnosti transformátora je zložitejší problém, ako by sa na prvý pohľad mohlo zdať. Pri návrhu a vývoji obvodov a celkovom návrhu transformátora alebo série transformátorov určitého typu sa konštruktéri často stretávajú s určitými problémami. Napríklad na zníženie nákladov na transformátor je potrebné minimalizovať spotrebu materiálov. Na druhej strane, aby bolo zariadenie v prevádzke spoľahlivejšie, bude potrebné zvýšiť spotrebu týchto materiálov.
Práve z týchto protichodných dôvodov je účinnosť transformátora zvyčajne štandardná, čím sa normalizujú straty. Pri stanovení hodnoty koeficientuÚčinnosť transformátora musí brať do úvahy náklady na materiál, náklady na elektrickú energiu a prenosové vedenia, to znamená, že zohľadňuje mnohé ekonomické faktory. Účinnosť transformátora sa môže meniť v závislosti od zaťaženia a tento faktor je potrebné vziať do úvahy aj pri navrhovaní tejto jednotky.
