Sådan fungerer en spændingstransformator
En spændingstransformator bruges til at konvertere en vekselspænding af en størrelsesorden til en vekselspænding af en anden størrelsesorden. Spændingstransformatoren fungerer takket være fænomenet elektromagnetisk induktion: den tidsvarierende magnetiske flux genererer en EMF i spolen (eller spolerne), som den passerer igennem.
Transformatorens primære vikling er forbundet med dens terminaler til en vekselspændingskilde, og til terminalerne på sekundærviklingen er forbundet en belastning, der skal forsynes med en spænding, der er lavere eller højere end spændingen på den kilde, hvorfra denne transformer er fodret.
Tak fordi du deltog kerne (magnetisk kredsløb), den magnetiske flux skabt af transformatorens primære vikling er ikke spredt nogen steder, men er hovedsageligt koncentreret i volumenet afgrænset af kernen. Vekselstrømat virke i primærviklingen magnetiserer kernen i den ene eller den modsatte retning, mens ændringen i den magnetiske flux ikke sker i sprøjt, men harmonisk, sinusformet (hvis vi taler om en netværkstransformer).
Det kan siges, at kernens jern øger induktansen af primærviklingen, det vil sige øger dens evne til at skabe en magnetisk flux, når strømmen passerer og forbedrer egenskaben til at forhindre strømmen i at stige, når en spænding påføres viklingens terminaler. Derfor bruger transformatoren i tomgang (i tomgangstilstand) kun milliampere, selvom den skiftende spænding virker på viklingen.
Den sekundære vikling er den modtagende side af transformeren. Den modtager den skiftende magnetiske flux genereret af strømmen i primærviklingen og sender den gennem det magnetiske kredsløb gennem dens drejninger. Den magnetiske flux, der varierer med en vis hastighed, trænger ind i sekundærviklingens vindinger, ifølge loven om elektromagnetisk induktion inducerer en bestemt EMF i hver af dens sving. Disse inducerede EMF'er tilføjes ved hvert tur-til-drejningstidspunkt og danner den sekundære viklingsspænding (transformatoråben kredsløbsspænding).
Det vil være betimeligt at bemærke, at jo hurtigere den magnetiske flux ændres i kernen, jo større spænding induceres ved hver drejning af transformatorens sekundære vikling. Og da både primær- og sekundærviklingen er gennemtrængt af den samme magnetiske flux (skabt af primærviklingens vekselstrøm), er spændingen pr. omdrejning af både primær- og sekundærviklingen den samme, baseret på størrelsen af den magnetiske strøm. og dens ændringshastighed.
Hvis du graver dybere, skaber den skiftende magnetiske flux i kernen et elektrisk felt i rummet omkring den, hvis intensitet er større, jo højere ændringshastigheden af den magnetiske flux er, og jo større værdien af denne ændring er magnetflux. Dette elektriske hvirvelfelt virker på elektronerne placeret i lederen af sekundærviklingen og skubber dem i en bestemt retning, på grund af hvilket ved enderne af sekundærviklingen er det muligt at måle spænding.
Hvis en belastning er forbundet til transformatorens sekundære vikling, vil der strømme en strøm gennem den, hvilket betyder, at en magnetisk flux skabt af denne strøm i sekundærviklingen vil fremkomme i kernen.
Den magnetiske flux genereret af sekundærviklingsstrømmen, det vil sige belastningsstrømmen, vil blive rettet (jf. Lenz' regel) mod den magnetiske flux af primærviklingen og vil derfor inducere en tilbage-EMK i primærviklingen, hvilket vil føre til en stigning i strømmen i primærviklingen og følgelig til en stigning i den effekt, der forbruges af en transformator fra netværk.
Udseendet af bagsiden af den primære, sekundære magnetiske flux inde i kernen, som en effekt af den tilsluttede belastning, svarer til en reduktion i primærviklingens induktans. Derfor bruger en transformer under belastning væsentligt mere elektrisk energi, end når den er inaktiv.