Hur en spänningstransformator fungerar
En spänningstransformator används för att omvandla en växelspänning av en storlek till en växelspänning av en annan storlek. Spänningstransformatorn fungerar tack vare fenomenet elektromagnetisk induktion: det tidsvarierande magnetiska flödet genererar en EMF i spolen (eller spolarna) genom vilka den passerar.
Transformatorns primärlindning är ansluten med sina terminaler till en växelspänningskälla, och till terminalerna på sekundärlindningen är ansluten en last som måste matas med en spänning som är lägre eller högre än spänningen för källan från vilken denna transformator matas.
Tack för att du deltar kärna (magnetisk krets), det magnetiska flödet som skapas av transformatorns primärlindning är inte spritt någonstans, utan är huvudsakligen koncentrerat i volymen som begränsas av kärnan. Växelströmverkar i primärlindningen magnetiserar kärnan i en eller motsatt riktning, medan förändringen i det magnetiska flödet inte sker i sprutor, utan harmoniskt, sinus- (om vi pratar om en nätverkstransformator).
Man kan säga att kärnans järn ökar induktansen hos primärlindningen, det vill säga ökar dess förmåga att skapa ett magnetiskt flöde när strömmen passerar och förbättrar egenskapen att förhindra att strömmen ökar när en spänning appliceras på lindningens terminaler. Därför, vid tomgång (i tomgångsläge), förbrukar transformatorn endast milliampere, även om den ändrade spänningen verkar på lindningen.
Sekundärlindningen är den mottagande sidan av transformatorn. Den tar emot det föränderliga magnetiska flödet som genereras av strömmen i primärlindningen och skickar det genom den magnetiska kretsen genom sina varv. Det magnetiska flödet, som varierar med en viss hastighet, penetrerar varven i sekundärlindningen, enligt lagen om elektromagnetisk induktion inducerar en viss EMF i var och en av sina varv. Dessa inducerade elektromagnetiska fält läggs till vid varje tur-till-sväng-tidsögonblick och bildar sekundärlindningsspänningen (transformatorns öppen kretsspänning).
Det kommer att vara lägligt att notera att ju snabbare det magnetiska flödet ändras i kärnan, desto större spänning induceras vid varje varv av transformatorns sekundärlindning. Och eftersom både primär- och sekundärlindningarna är genomträngda av samma magnetiska flöde (skapat av primärlindningens växelström), är spänningen per varv för både primär- och sekundärlindningen densamma, baserat på storleken på det magnetiska flödet och dess förändringstakt.
Om du gräver djupare skapar det förändrade magnetiska flödet i kärnan ett elektriskt fält i utrymmet runt den, vars intensitet är större ju högre förändringshastigheten för det magnetiska flödet är och ju större värdet av denna förändring är magnetflödet. Detta elektriska virvelfält verkar på elektronerna som finns i sekundärlindningens ledare och trycker dem i en viss riktning, på grund av vilket i ändarna av sekundärlindningen är det möjligt att mäta Spänning.
Om en last är ansluten till transformatorns sekundärlindning, kommer en ström att flyta genom den, vilket innebär att ett magnetiskt flöde som skapas av denna ström i sekundärlindningen kommer att uppträda i kärnan.
Det magnetiska flödet som genereras av sekundärlindningsströmmen, det vill säga belastningsströmmen, kommer att riktas (jfr. Lenz regel) mot primärlindningens magnetiska flöde och kommer därför att inducera en tillbaka EMF i primärlindningen, vilket kommer att leda till en ökning av strömmen i primärlindningen och följaktligen till en ökning av den effekt som förbrukas av en transformator från nätverk.
Utseendet på baksidan av det primära, sekundära magnetiska flödet inuti kärnan, som en effekt av den anslutna lasten, är ekvivalent med en minskning av primärlindningens induktans. Det är därför en transformator under belastning förbrukar betydligt mer elektrisk energi än när den är tomgång.