La base du fonctionnement du transformateur est déterminée par le phénomèneinduction électromagnétique. Le noyau du transformateur est constitué de plaques d'acier individuelles assemblées dans un cadre fermé d'une forme ou d'une autre. Sur le noyau, il y a deux enroulements S et S₂ avec le nombre de tours w помещ et w₂. Les enroulements ont une faible résistance et une inductance élevée.
On applique aux deux extrémités de l'enroulement S₁, quiappelons la tension alternative primaire U₁. Un courant alternatif je passerai à travers l'enroulement, qui magnétisera l'acier du noyau, créant ainsi un courant alternatif magnétique. L'effet magnétisant du courant est proportionnel au nombre d'ampères-tours (Iw₁).
Lorsque le courant augmente, le magnétiqueflux dans le noyau, un changement dans lequel excitera la force électromotrice d'auto-induction dans les spires de la bobine. Dès qu'il atteint la valeur de la tension appliquée, la croissance du courant dans le circuit primaire s'arrête. Ainsi, la tension appliquée U₁ et la force électromotrice d'auto-induction E₁ vont agir dans le circuit de l'enroulement primaire du transformateur. Dans ce cas, la tension U₁ est supérieure à E₁ de la quantité de chute de tension dans l'enroulement, qui est très faible. Par conséquent, environ vous pouvez écrire:
U₁ = E₁.
Flux magnétique variable apparaissant dansle noyau du transformateur passe également le long des spires de son enroulement secondaire, excitant à chaque tour de cet enroulement une force électromotrice de même amplitude que dans chaque tour de l'enroulement primaire.
Partant du fait que le nombre de spires de l'enroulement primaire est égal à w₁ et celui du secondaire est w₂, alors les forces induites en eux seront respectivement égales:
E₁ = w₁e,
E₂ = w₂e,
où e est la force électromotrice apparaissant dans un tour.
La tension U₂ aux extrémités de l'enroulement ouvert est égale à la force électromotrice qu'il contient, soit:
U₂ = E₂.
Par conséquent, nous pouvons conclure que la quantitéla tension aux deux extrémités de l'enroulement primaire du transformateur se réfère à l'amplitude de la tension aux extrémités du deuxième enroulement, car le nombre de spires de l'enroulement primaire est lié au nombre de spires de l'enroulement secondaire:
(U₁ / U₂) = (w₁ / w₂) = k.
La constante k est le rapport de transformation du transformateur de courant.
Dans le cas où vous devez augmenter la tension,disposer un enroulement secondaire avec un nombre accru de tours (le soi-disant transformateur élévateur); dans le cas où il est nécessaire d'abaisser la tension, l'enroulement secondaire du transformateur est pris avec un plus petit nombre de tours (transformateur abaisseur). Un transformateur peut agir à la fois comme transformateur élévateur et abaisseur, en fonction de l'enroulement utilisé comme primaire.
L'enroulement secondaire est toujours ouvert (le courant qu'il contientnon). Le transformateur tourne au ralenti. En même temps, il consomme peu d'énergie, car le courant magnétisant le noyau en acier est très faible en raison de la grande inductance de la bobine. Il n'y a pas de transfert d'énergie vers le circuit secondaire depuis le primaire. Cette expérience permet de connaître le rapport de transformation, la résistance à vide et le courant du transformateur.
Charger le transformateur en fermant à travers le rhéostatcircuit d'enroulement secondaire. Un courant d'induction va maintenant le traverser, nous le désignons par la lettre I₂. Ce courant, selon la loi de Lenz, entraînera une diminution du flux magnétique dans le noyau. Mais l'affaiblissement du flux magnétique dans le noyau conduira à une diminution de la force électromotrice d'auto-induction dans l'enroulement primaire et à un déséquilibre entre cette force E₁ et la tension U₁ donnée par le générateur à l'enroulement primaire. En conséquence, le courant dans l'enroulement primaire augmentera d'une certaine valeur I₁ et deviendra égal à I + I₁. En raison de l'augmentation du courant, le flux magnétique dans le noyau du transformateur augmentera à sa valeur précédente et l'équilibre perturbé entre U₁ et E₁ sera rétabli. Ainsi, l'apparition du courant secondaire I₂ provoque une augmentation du courant dans l'enroulement primaire de I₁, ce qui déterminera le courant de charge de l'enroulement primaire du transformateur.
Lorsque le transformateur est chargé,transfert continu d'énergie vers le circuit secondaire depuis le primaire. Selon la loi de conservation et de transformation de l'énergie, la puissance du courant dans le circuit primaire est égale à la puissance du courant dans le circuit secondaire; par conséquent, l'égalité doit être en vigueur:
I₁ U₁ = I₂U₂.
En réalité, cette égalité n'est pas observée, car lors du fonctionnement du transformateur il y a des pertes, bien que faibles. Le rapport de transformation est d'environ 94 à 99%.
