Transformatorprinsippet

Transformatorprinsippet beskriver hur transformatorer överför elektrisk energi mellan två eller flera elektriska kretsar genom magnetisk koppling utan elektrisk anslutning mellan dem. En typisk konstruktion består av minst två lindningar, primär och sekundär, lindade runt en gemensam magnetisk kärna. När växelström appliceras på primärlindningen uppstår en tidvarierande magnetiseringsflöde i kärnan, vilket genom kärnans koppling inducerar en elektromotorisk kraft i sekundärlindningen enligt Faradays lag. Spänningen i sekundären är ungefär proportionell mot antal lindningsvarv: V2/V1 = N2/N1. Strömmen följer omvänt proportionellt till varvtalsförhållandet (med hänsyn till förluster): V1 I1 ≈ V2 I2, vilket ger I2/I1 ≈ -N1/N2.

Konstruktion och varianter: transformatorer har vanligtvis en laminerad järnkärna för att minimera eddyströmsförluster. De kan vara steg upp eller steg ned genom val av lindningsantal, eller isolerande transformatorer som endast överför energi mellan kretsar. Autotransformatorer delar lindningar mellan primär och sekundär. Vid högfrekventa tillämpningar används ibland luftkärna eller ferritkärna för att minska kärnförluster.

Användning och begränsningar: transformatorn kräver växelström och fungerar inte med konstant DC utan risk för kärnsaturation. Den används inom elkraftdistribution, nätaggregat, elektronik och radioteknik för spänningsnivåomvandling och impedansanpassning. Effektiviteten är hög men påverkas av kopparförluster och kärnförluster (hysteresis och eddy currents).