ترانسفورماتور یک ماشین الکتریکی است که دستگاه آن برای تبدیل یک مقدار جریان متناوب به مقدار دیگر طراحی شده است. ترانسفورماتورها با جریان متناوب کار می کنند. این ماشین‌ها وسیع‌ترین توزیع را دریافت کرده‌اند، زیرا الکتریسیته باید در فواصل طولانی با ولتاژهایی بسیار بالاتر از سطحی که برای برق صنعت یا استفاده در خانه لازم است، منتقل شود. بنابراین استفاده از ترانسفورماتور باعث کاهش تلفات برق در حین انتقال آن و افزایش کیفیت فرآیند می شود. یکی از مهم ترین ویژگی های این دستگاه راندمان ترانسفورماتور یعنی راندمان است. یکی دیگر از ویژگی های مهم نسبت تبدیل است که با نسبت ولتاژ ورودی به ولتاژ خروجی تعیین می شود.
ترانسفورماتور معمولاً یک دستگاه ساکن است. یک ترانسفورماتور معمولی (و انواع مختلفی وجود دارد) از یک هسته تشکیل شده است که از صفحات فرومغناطیسی مونتاژ می شود و همچنین سیم پیچ های ثانویه و اولیه که در مقابل هسته قرار دارند. همانطور که قبلا ذکر شد، انواع اصلی ترانسفورماتور وجود دارد: افزایش (ولتاژ خروجی بیشتر از ورودی) وپایین آمدن (ولتاژ در خروجی کمتر از ورودی است). یکی از شرایط مهم برای عملکرد دستگاه یک فرکانس ولتاژ است.
برای تعیین بازده ترانسفورماتور، نماد زیر را معرفی می کنیم:
- P1 - توان الکتریکی مصرف شده توسط ترانسفورماتور،
- P2 - توان خروجی،
- PL تلفات برق است.
در این مورد، قانون بقای انرژی به این شکل خواهد بود: P1=P2+ PL. با استفاده از این نمادها، به راحتی می توان فرمول راندمان یک ترانسفورماتور را استخراج کرد. فرمول کارایی به این صورت خواهد بود: n=P2/ P1=(P1- PL)/ P1=1- PL/ P1. همانطور که می بینید، می توان آن را در چندین نسخه ارائه کرد. از فرمول آخر می توان دریافت که راندمان ترانسفورماتور نمی تواند بیشتر از 1 باشد (یعنی بدست آوردن راندمان بیشتر از صد درصد غیرممکن است). این قابل درک است.
محاسبه صحیح راندمان ترانسفورماتور موضوعی پیچیده تر از آن چیزی است که در نگاه اول به نظر می رسد. هنگام طراحی و توسعه مدارها و طراحی کلی یک ترانسفورماتور یا یک سری ترانسفورماتور از نوع خاصی، مهندسان طراح اغلب با مشکلات خاصی مواجه می شوند. به عنوان مثال برای کاهش هزینه ترانسفورماتور باید مصرف مواد را به حداقل رساند. با این حال، از طرف دیگر، برای اطمینان بیشتر دستگاه در عملکرد، مصرف این مواد باید افزایش یابد.
به همین دلایل متناقض است که راندمان ترانسفورماتور معمولاً استاندارد می شود و در نتیجه تلفات را عادی می کند. هنگام تعیین مقدار ضریبراندمان ترانسفورماتور باید هزینه مواد، هزینه برق و خطوط انتقال را در نظر بگیرد، یعنی بسیاری از عوامل اقتصادی را در نظر بگیرد. راندمان یک ترانسفورماتور ممکن است با بار متفاوت باشد و این عامل نیز باید در هنگام طراحی این واحد در نظر گرفته شود.
