La base del funcionamiento del transformador está determinada por el fenómenoinducción electromagnética. El núcleo del transformador consta de placas de acero individuales ensambladas en un marco cerrado de una forma u otra. En el núcleo hay dos devanados S₁ y S₂ con el número de vueltas w помещ y w₂. Los devanados tienen baja resistencia y alta inductancia.
Aplicamos a ambos extremos del devanado S₁, quellamémosle tensión alterna primaria U₁. Una corriente alterna I pasará por el devanado, que magnetizará el acero del núcleo, creando una corriente alterna magnética en él. El efecto magnetizante de la corriente es proporcional al número de amperios-vueltas (Iw₁).
A medida que aumenta la corriente, el magnéticoflujo en el núcleo, un cambio en el que excitará la fuerza electromotriz de autoinducción en las espiras de la bobina. Tan pronto como alcance el valor de la tensión aplicada, se detendrá el crecimiento de la corriente en el circuito primario. Por tanto, la tensión U applied aplicada y la fuerza electromotriz de autoinducción E₁ actuarán en el circuito de devanado primario del transformador. En este caso, la tensión U₁ es mayor que E₁ por la cantidad de caída de tensión en el devanado, que es muy pequeña. Por tanto, aproximadamente puedes escribir:
U₁ = E₁.
Flujo magnético variable que surge enel núcleo del transformador también pasa por las vueltas de su devanado secundario, excitando en cada vuelta de este devanado la misma magnitud de fuerza electromotriz que en cada vuelta del devanado primario.
Partiendo del hecho de que el número de vueltas del devanado primario es igual a w₁, y del secundario - w₂, entonces las fuerzas inducidas en ellos serán, respectivamente, iguales:
E₁ = w₁e,
E₂ = w₂e,
donde e es la fuerza electromotriz que surge en una vuelta.
El voltaje U₂ en los extremos del devanado abierto es igual a la fuerza electromotriz en él, es decir:
U₂ = E₂.
Por tanto, podemos concluir que la cantidadel voltaje en ambos extremos del devanado primario del transformador se refiere a la magnitud del voltaje en los extremos del segundo devanado, ya que el número de vueltas del devanado primario se relaciona con el número de vueltas del devanado secundario:
(U₁ / U₂) = (w₁ / w₂) = k.
La constante k es la relación de transformación del transformador de corriente.
En el caso de que necesite aumentar el voltaje,organizar un devanado secundario con un mayor número de vueltas (el llamado transformador elevador); en el caso de que sea necesario bajar la tensión, el devanado secundario del transformador se toma con un número menor de vueltas (transformador reductor). Un transformador puede actuar como transformador elevador y reductor, dependiendo de qué devanado se utilice como primario.
El devanado secundario todavía está abierto (la corriente en élno). El transformador está inactivo. Al mismo tiempo, consume poca energía, ya que la corriente que magnetiza el núcleo de acero es muy pequeña debido a la gran inductancia de la bobina. En este caso, no hay transferencia de energía al circuito secundario desde el primario. Esta experiencia permite conocer la relación de transformación, la resistencia en vacío y la corriente del transformador.
Cargue el transformador cerrando a través del reóstatocircuito de bobinado secundario. Una corriente de inducción fluirá ahora a través de él, lo denotamos con la letra I₂. Esta corriente, según la ley de Lenz, provocará una disminución del flujo magnético en el núcleo. Pero el debilitamiento del flujo magnético en el núcleo conducirá a una disminución de la fuerza electromotriz de autoinducción en el devanado primario y a un desequilibrio entre esta fuerza E₁ y el voltaje U₁ dado por el generador al devanado primario. Como resultado de esto, la corriente en el devanado primario aumentará en algún valor I₁ y será igual a I + I₁. Debido al aumento de la corriente, el flujo magnético en el núcleo del transformador aumentará a su valor anterior y el equilibrio perturbado entre U₁ y E₁ se restablecerá nuevamente. Así, la aparición de la corriente secundaria I₂ provoca un aumento de la corriente en el devanado primario en el valor I, que determinará la corriente de carga del devanado primario del transformador.
Cuando el transformador está cargado,transferencia continua de energía al circuito secundario desde el primario. Según la ley de conservación y transformación de la energía, la potencia de la corriente en el circuito primario es igual a la potencia de la corriente en el circuito secundario; por lo tanto, la igualdad debe estar vigente:
I₁ U₁ = I₂U₂.
En realidad, esta igualdad no se observa, ya que durante el funcionamiento del transformador hay pérdidas, aunque pequeñas. La relación de transformación es aproximadamente del 94 al 99%.
