Faraday wynalazł"pętla indukcyjna" 29 sierpnia 1831 nazwano&„cewka indukcyjna Faradaya &”, co było właściwie pierwszym na świecie' prototypem transformatora. Ale Faraday używał go tylko do zademonstrowania zasady indukcji elektromagnetycznej i nie rozważał jej praktycznego zastosowania.
W 1881 roku Lucien Gaulard i John Dixon Gibbs zademonstrowali urządzenie o nazwie&„generator ręczny &”; w Londynie, a następnie zastosował tę technologię Sprzedany do Westinghouse w Stanach Zjednoczonych, może to być pierwszy praktyczny transformator mocy, ale nie jest to najwcześniejszy transformator.
W 1884 roku Lusson Golar i John Dixon Gibbs zademonstrowali swój sprzęt w Turynie we Włoszech, który wykorzystuje oświetlenie elektryczne. Wczesne transformatory wykorzystywały rdzenie liniowe, które później zostały zastąpione bardziej efektywnymi rdzeniami toroidalnymi.
Inżynier Westinghouse, William Steinley, zbudował pierwszy praktyczny transformator w 1885 roku po zakupie patentu na transformator od George'a Westinghouse'a, Lucenta Golara i Johna Dixona Gibbsa. transformator. Później rdzeń transformatora został wykonany przez układanie w stos blach żelaznych w kształcie litery E, a komercyjne wykorzystanie rozpoczęło się w 1886 roku.
Zasada transformacji transformatora została po raz pierwszy odkryta przez Faradaya, ale nie została zastosowana w praktyce aż do lat 80. XIX wieku. W konkurencji, że elektrownie powinny wytwarzać prąd stały i przemienny, jedną z jego zalet jest możliwość zastosowania transformatorów do zasilania prądem przemiennym. Transformator może przekształcać energię elektryczną w postać wysokonapięciową i niskoprądową, a następnie przekształcać ją z powrotem, co znacznie zmniejsza straty energii elektrycznej w procesie transmisji, dzięki czemu ekonomiczna odległość przesyłu energii elektrycznej sięga dalej. W ten sposób elektrownie można budować z dala od zużycia energii elektrycznej. Większość energii elektrycznej na świecie' dociera do użytkownika po serii transformacji.
Transformator składa się z żelaznego rdzenia (lub magnetycznego) i cewki. Cewka ma dwa lub więcej uzwojeń. Uzwojenie podłączone do zasilacza nazywane jest uzwojeniem pierwotnym, a pozostałe uzwojeniami uzwojeniem wtórnym. Może przekształcać napięcie, prąd i impedancję prądu przemiennego. Najprostszy transformator z żelaznym rdzeniem składa się z żelaznego rdzenia wykonanego z miękkiego materiału magnetycznego i dwóch cewek o nierównych zwojach nałożonych na żelazny rdzeń, jak pokazano na rysunku.
Zadaniem żelaznego rdzenia jest wzmocnienie sprzężenia magnetycznego między dwiema cewkami. W celu zmniejszenia prądów wirowych i strat histerezy w żelazie rdzeń żelazny jest laminowany malowanymi blachami ze stali krzemowej; nie ma połączenia elektrycznego między dwiema cewkami, a cewki są nawinięte izolowanymi drutami miedzianymi (lub aluminiowymi). Jedna cewka podłączona do zasilania prądem przemiennym nazywana jest cewką pierwotną (lub cewką pierwotną), a druga cewka podłączona do urządzenia elektrycznego nazywana jest cewką wtórną (lub cewką wtórną). Właściwy transformator jest bardzo skomplikowany i nieuchronnie występują straty miedzi (nagrzewanie oporowe cewki), straty żelaza (nagrzewanie żelaznego rdzenia) i upływ magnetyczny (przewód indukcyjny zamknięty powietrzem) itp. Aby uprościć dyskusję, tylko idealny transformator jest tutaj wprowadzony. Warunkiem stworzenia idealnego transformatora jest: ignorowanie strumienia upływu, ignorowanie rezystancji uzwojenia pierwotnego i wtórnego, ignorowanie utraty rdzenia oraz ignorowanie prądu jałowego (prąd w uzwojeniu pierwotnym przy cewka jest otwarta). Na przykład, gdy transformator mocy pracuje przy pełnym obciążeniu (znamionowa moc wyjściowa uzwojenia wtórnego), sytuacja jest bliska idealnej sytuacji transformatora.
Transformatory to statyczne urządzenia elektryczne wykonane na zasadzie indukcji elektromagnetycznej. Gdy cewka pierwotna transformatora jest podłączona do zasilacza prądu przemiennego, w rdzeniu generowany jest zmienny strumień magnetyczny, a zmienny magnes jest reprezentowany przez φ. φ w uzwojeniu pierwotnym i wtórnym jest takie samo, a φ jest również prostą funkcją harmoniczną, wyrażoną jako φ=φmsinωt. Zgodnie z prawem indukcji elektromagnetycznej Faradaya', indukowana siła elektromotoryczna w uzwojeniu pierwotnym i wtórnym wynosi e1=-N1dφ/dt, e2=-N2dφ/dt. We wzorze N1 i N2 to liczba zwojów uzwojenia pierwotnego i wtórnego. Z rysunku widać, że U1=-e1, U2=e2 (fizyczna wielkość uzwojenia pierwotnego reprezentowana jest przez indeks 1, a fizyczna wielkość uzwojenia wtórnego reprezentowana jest przez indeks 2), złożona wartość skuteczna wynosi U1 =-E1=jN1ωΦ, U2=E2=-jN2ωΦ, Niech k=N1/N2, co jest współczynnikiem transformacji transformatora. Z powyższego wzoru U1/U2=-N1/N2=-k, czyli stosunek wartości skutecznej napięcia uzwojenia pierwotnego i wtórnego transformatora' jest równy jego przekładni zwojów i różnica między napięciem uzwojenia pierwotnego i wtórnego wynosi π.