A transzformátor olyan elektromos gép, amelynek eszköze az egyik váltakozó áram értékének a másikra való átalakítására szolgál. A transzformátorok váltakozó árammal működnek. Ezek a gépek kapták a legszélesebb körű elosztást, mivel az áramot nagy távolságokra kell továbbítani, olyan feszültséggel, amely jóval magasabb, mint az energiaiparhoz vagy otthoni használatra szükséges. Így a transzformátor használata lehetővé teszi az elektromos áram átvitele során fellépő veszteségek csökkentését és a folyamat minőségének javítását. Ennek a gépnek az egyik legfontosabb jellemzője a transzformátor hatásfoka, vagyis a hatásfoka. Egy másik fontos jellemző a transzformációs arány, amelyet a bemeneti feszültség és a kimeneti feszültség aránya határoz meg.
A transzformátor általában egy statikus eszköz. A hagyományos transzformátor (és többféle típusa van) egy magból áll, amelyet ferromágneses lemezekből állítanak össze, valamint szekunder és primer tekercseket, amelyek a maggal szemben helyezkednek el. Mint már említettük, a transzformátorok fő típusai vannak: fokozatos (a kimeneti feszültség nagyobb, mint a bemeneti feszültség) éslelépés (a kimenet feszültsége kisebb, mint a bemeneten). A készülék működésének egyik fontos feltétele egy feszültségfrekvencia.
A transzformátor hatásfokának meghatározásához a következő jelölést vezetjük be:
- P1 – a transzformátor által fogyasztott elektromos energia,
- P2 - kimeneti teljesítmény,
- PL a teljesítményveszteség.
Ebben az esetben az energiamegmaradás törvénye a következő formában lesz: P1=P2+ PL. Ezekkel a jelölésekkel könnyen levezethető a transzformátor hatásfokának képlete. A hatékonysági képlet így fog kinézni: n=P2/ P1=(P1- PL)/ P1=1- PL/ P1. Mint látható, többféle változatban is bemutatható. Az utolsó képletből látható, hogy a transzformátor hatásfoka nem lehet nagyobb 1-nél (vagyis száz százaléknál nagyobb hatásfokot nem lehet elérni). Ez érthető.
A transzformátor hatásfokának helyes kiszámítása összetettebb kérdés, mint amilyennek első pillantásra tűnhet. Az áramkörök és egy transzformátor vagy egy bizonyos típusú transzformátorsorozat átfogó tervezése és fejlesztése során a tervezőmérnökök gyakran találkoznak bizonyos problémákkal. Például egy transzformátor költségének csökkentése érdekében minimálisra kell csökkenteni az anyagfelhasználást. Másrészt azonban, hogy a készülék működése megbízhatóbb legyen, ezeknek az anyagoknak a fogyasztását növelni kell.
Ezen ellentmondó okok miatt szokás a transzformátorok hatásfokát szabványossá tenni, ezzel normalizálva a veszteségeket. Az együttható értékének meghatározásakorA transzformátor hatásfokánál figyelembe kell venni az anyagköltséget, a villamos energia és a távvezetékek költségét, azaz számos gazdasági tényezőt. A transzformátor hatásfoka a terheléstől függően változhat, és ezt a tényezőt is figyelembe kell venni az egység tervezésénél.
