Jak funguje transformátor?

Princip chodidlo transformátoru

Transformátor je elektrické zařízení, které funguje na principu elektromagnetické indukce k přenosu elektrické energie z jednoho obvodu do druhého. Umožňuje upravovat úroveň napětí v střídavém proudu (AC), buď jeho zvyšováním (stepping up) nebo snižováním (stepping down) při zachování stejné frekvence.

Princip fungování:

Základní komponenty
Transformátor se skládá ze dvou cívek, známých jako vinutí – "primární vinutí" připojené k zdroji střídavého proudu a "sekundární vinutí" připojené k spotřebiči. Tato vinutí jsou zanořena na jádro, obvykle vyrobené z magnetického materiálu (např. železo). Jádro slouží k soustředění a vedení magnetického pole generovaného proudem procházejícím primárním vinutím.

Princip elektromagnetické indukce
Když střídavý proud prochází primárním vinutím, vytváří se nepřetržitě měnící se magnetické pole. Podle Faradayova zákona elektromagnetické indukce toto měnící se magnetické pole indukuje napětí (elektromotorickou sílu, EMF) v sekundárním vinutí, i když obě vinutí nejsou elektricky spojeny.

Přeměna napětí
Napětí indukované v sekundárním vinutí závisí na poměru otáček – poměru počtu otáček v sekundárním vinutí k počtu otáček v primárním vinutí. Pokud má sekundární vinutí více otáček než primární, napětí se zvyšuje; pokud má méně otáček, napětí se snižuje.

Přeměna proudu
V důsledku konzervace energie existuje inverzní vztah mezi napětím a proudem. Když se napětí zvyšuje, proud klesá, a když se napětí snižuje, proud roste, což udržuje rovnováhu energie.

Připojení zátěže
Zátěž (např. spotřebiče nebo stroje) je připojena k sekundárnímu vinutí, které dodává transformované napětí pro pohánění zátěže.

Izolace a galvanická separace
Transformátory poskytují elektrickou izolaci a galvanickou separaci mezi primárním a sekundárním obvodem. To znamená, že neexistuje přímé elektrické spojení mezi vinutími, což zvyšuje bezpečnost a prevenci nežádoucího proudu mezi obvody.

V závěru lze říci, že transformátory fungují na principu elektromagnetické indukce, kde se měnící magnetické pole z primárního vinutí indukuje napětí v sekundárním vinutí. Variací počtu otáček v vinutích mohou transformátory zvyšovat nebo snižovat napětí při zachování rovnováhy energie mezi primárním a sekundárním obvodem. Transformátory jsou klíčovými komponentami v systémech distribuce a přenosu energie, umožňují efektivní a bezpečný přenos elektrické energie.