Transformatory są nieodłącznym elementem sieci elektroenergetycznej, chociaż na co dzień nie zwracamy na nie uwagi. Dzięki nim możliwe jest przesyłanie prądu na duże odległości oraz dostosowanie napięcia do potrzeb odbiorców. Choć wiele osób kojarzy jedynie duże transformatory stojące przy stacjach wysokiego napięcia, podobna zasada działania dotyczy także małych modeli używanych w domowych urządzeniach. Jak więc działają transformatory? Tłumaczymy w prosty sposób.
Co to jest transformator?
Transformator to urządzenie elektryczne, które służy do zmiany napięcia prądu przemiennego (AC). Może ono zarówno podwyższać napięcie (transformator podwyższający), jak i obniżać napięcie (transformator obniżający), w zależności od potrzeb danego fragmentu sieci.
Urządzenie to składa się z dwóch głównych części: uzwojenia pierwotnego (do którego podłączane jest napięcie wejściowe) i uzwojenia wtórnego (z którego wychodzi napięcie dostosowane do odbiornika). Oba uzwojenia są nawinięte na wspólny rdzeń magnetyczny, zwykle wykonany z blach stalowych.
Jak działa transformator?
Działanie transformatora opiera się na zjawisku indukcji elektromagnetycznej. Gdy przez uzwojenie pierwotne przepływa prąd zmienny, wytwarza on zmienne pole magnetyczne. To pole przenika przez rdzeń i indukuje napięcie w uzwojeniu wtórnym. Stosunek napięć wejściowego i wyjściowego zależy od liczby zwojów w każdym uzwojeniu.
Prosty przykład:
- Jeśli uzwojenie wtórne ma dwa razy więcej zwojów niż pierwotne, transformator podwaja napięcie.
- Jeśli uzwojenie wtórne ma dwa razy mniej zwojów, napięcie zostaje zmniejszone o połowę.
Duże transformatory energetyczne – co robią i gdzie się je stosuje?
W sieciach przesyłowych stosuje się transformatory wysokiej mocy, których zadaniem jest dostosowanie napięcia do warunków przesyłu i dystrybucji:
- Na początku sieci (np. przy elektrowni) napięcie jest podwyższane – nawet do setek tysięcy woltów – aby zmniejszyć straty przesyłu na duże odległości.
- Przy końcu sieci (np. w stacjach transformatorowych w pobliżu miast) napięcie jest obniżane do poziomu bezpiecznego dla domów i zakładów przemysłowych, najczęściej do 400/230 V.
Takie transformatory potrafią pracować z ogromną mocą – od kilkuset kilowatów aż po setki megawatów. Ze względu na swoje rozmiary i znaczenie dla całej sieci, są montowane w specjalnych stacjach transformatorowych i chłodzone olejem lub cieczą technologiczną.
Małe transformatory – gdzie je znajdziemy?
Zasada działania małych transformatorów jest taka sama jak tych dużych – różni się jedynie skala. Znajdziemy je praktycznie wszędzie, np. w:
- ładowarkach do telefonów i laptopów,
- zasilaczach LED,
- domowych wzmacniaczach audio,
- sprzęcie AGD (np. mikrofalówkach, ekspresach do kawy),
- systemach domofonowych i alarmowych.
W takich przypadkach transformator obniża napięcie z sieciowego (230 V) do bezpiecznego poziomu – np. 12 V lub 5 V, dopasowanego do konkretnego urządzenia. W mniejszych konstrukcjach często stosuje się też transformatory toroidalne, które są cichsze i bardziej kompaktowe.
Dlaczego transformatory są tak ważne?
Bez transformatorów współczesna energetyka nie mogłaby istnieć. Umożliwiają one:
- przesyłanie energii elektrycznej na duże odległości z minimalnymi stratami,
- dostosowanie napięcia do potrzeb użytkownika,
- bezpieczne zasilanie urządzeń domowych i przemysłowych.
To dzięki nim możemy korzystać z prądu w tak szerokim zakresie – od potężnych maszyn przemysłowych po delikatne układy elektroniczne.
Podsumowanie
Transformator to niepozorne urządzenie, które odgrywa kluczową rolę w systemie elektroenergetycznym. Działa na zasadzie indukcji elektromagnetycznej i pozwala na płynne zmienianie napięcia w zależności od potrzeb. Niezależnie od tego, czy mówimy o ogromnych jednostkach w stacjach przesyłowych, czy miniaturowych transformatorach w ładowarkach – wszystkie działają według tej samej zasady. Jeśli interesujesz się tematyką transformatorów lub szukasz komponentów do instalacji energetycznych, odwiedź hurtownię elektryczną Elbud-Impex w Warszawie lub Zgierzu. Oferujemy szeroki wybór sprzętu i fachowe doradztwo techniczne.