Transformatory to urządzenia elektryczne, które przy wykorzystaniu indukcji elektromagnetycznej przenoszą energię prądu przemiennego między obwodami. Istotne jest, że w trakcie tego procesu nie zachodzi zmiana częstotliwości, natomiast transformacji ulega napięcie elektryczne. Nazwa „transformator” pochodzi od łacińskiego czasownika transformare, oznaczającego „przekształcać”. W żargonie technicznym lub mowie potocznej transformatory bywają niekiedy nazywane „trafo”.
Jak zbudowany jest transformator?
Każdy transformator składa się z rdzenia oraz uzwojeń, zwanych też cewkami. Zadaniem rdzenia jest przewodzenie strumienia indukcji magnetycznej, a na jego kolumny nawijane jest uzwojenie oraz nieuzwojone elementy z materiału magnetycznego (jarzma). Do budowy rdzenia najczęściej wykorzystuje się cienkie, silnie nakrzemione blachy. Z kolei uzwojenie wykonuje się przy zastosowaniu izolowanych przewodów z miedzi lub aluminium. Ilość uzwojeń różni się w zależności od przeznaczenia transformatora. Wyróżniamy uzwojenie pierwotne i wtórne. To pierwsze jest podłączane do źródła prądu przemiennego, natomiast to drugie służy do zasilania odbiornika prądu.
Rodzaje transformatorów
Każdy producent transformatorów ma w swojej ofercie różne rodzaje urządzeń elektrycznych do przenoszenia energii prądu przemiennego między obwodami.
Transformatory możemy podzielić na kilka podstawowych rodzajów:
- Transformatory jednofazowe – stosowane w celu zasilania urządzeń RTV/AGD, a także w przemyśle: w systemach sygnalizacyjnych, pomiarowych i ochronnych oraz w prostownikach i spawarkach tradycyjnych.
- Transformatory trójfazowe – wykorzystywane przede wszystkim w przemyśle, w systemach prądu wielofazowego. Pionierem transformatorów trójfazowych był rosyjski wynalazca polskiego pochodzenia, Michał Doliwo-Dobrowolski.
- Transformatory energetyczne – stosowane do obniżania napięcia w sieciach energetycznych oraz do rozdziału i dystrybucji energii liniami mniejszych napięć. Biorąc pod uwagę parametry i charakterystykę pracy, transformatory energetyczne możemy podzielić na transformatory sieciowe mocy, transformatory blokowe oraz autotransformatory wysokich napięć. Pod względem konstrukcyjnym wyróżniamy natomiast transformatory olejowe (chłodzone olejem) i suche (chłodzone powietrzem).
- Transformatory toroidalne – stosowane do zasilania halogenowych systemów oświetleniowych.
- Transformatory bezpieczeństwa – obniżają napięcie do bezpiecznego poziomu (24 V) i są stosowane do zasilania odbiorników małej mocy w miejscach, gdzie występuje wysokie zagrożenie porażeniem prądem elektrycznym.
- Przekładniki prądowe SN – obniżają prąd w linii SN do wartości proporcjonalnych i mierzalnych, a także izolują od obwodu elektroenergetycznego mierzone urządzenia, mierniki, przekaźniki, przemienniki częstotliwości itp.
- Transformatory zmiennonapięciowe z odczepami – dzięki tzw. odczepom, czyli połączeniom zlokalizowanym między początkiem i końcem uzwojenia wtórnego, możliwa jest skokowa zmiana napięcia.
W sieciach średniego napięcia często stosowany jest odłącznik SN, który nie jest wrażliwy na załączanie przy występującym zwarciu i nadaje się m.in. do łączenia prądów w liniach pierścieniowych transformatorów.
Zastosowanie transformatorów
Transformatory są przeznaczone do podwyższania lub obniżania napięcia elektrycznego. Transformatory obniżające napięcie powszechnie stosuje się w urządzeniach, które wymagają niższych napięć, takich jak drukarki, telewizory czy radioodbiorniki.
Dzięki funkcji zmiany napięcia transformatory są też wykorzystywane w stacjach elektroenergetycznych, nazywanych też stacjami transformatorowymi, stacjami trafo lub trafostacjami. Może w nich na przykład dochodzić do zamiany wysokiego napięcia z sieci na niskie napięcie, do którego są dostosowane odbiorniki. Transformatory blokowe stosuje się natomiast w elektrowniach, gdzie podwyższają napięcie do poziomu sieci przesyłowej.
Oprócz wyżej wymienionych urządzeń wyróżniamy też m.in. transformatory dzwonkowe (do zasilania dzwonków w instalacji domowej), głośnikowe (do zasilania głośników), separacyjne (do separacji obwodu pierwotnego od wtórnego) czy spawalnicze (do zasilania urządzeń spawalniczych).
