Ένας μετασχηματιστής είναι μια συσκευή που μετατρέπει την τάση, το ρεύμα και την αντίσταση εναλλασσόμενου ρεύματος (AC). Όταν ένα ρεύμα εναλλασσόμενου ρεύματος ρέει μέσω του πρωτεύοντος πηνίου, δημιουργείται μια μαγνητική ροή AC στον πυρήνα του σιδήρου (ή μαγνητικό πυρήνα), προκαλώντας τάση (ή ρεύμα) στο δευτερεύον πηνίο. Ένας μετασχηματιστής αποτελείται από έναν πυρήνα σιδήρου (ή μαγνητικό πυρήνα) και πηνία. Τα πηνία έχουν δύο ή περισσότερες περιελίξεις. το τύλιγμα που συνδέεται με την πηγή ισχύος ονομάζεται πρωτεύον πηνίο και οι υπόλοιπες περιελίξεις ονομάζονται δευτερεύοντα πηνία.
Ο μετασχηματιστής είναι ένα κοινό ηλεκτρονικό εξάρτημα και ηλεκτρική συσκευή. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μετατροπή μιας εναλλασσόμενης τάσης συγκεκριμένης τιμής σε μια εναλλασσόμενη τάση άλλης τιμής με την ίδια συχνότητα. Μπορεί επίσης να αλλάξει την τιμή του εναλλασσόμενου ρεύματος, να μετασχηματίσει την αντίσταση, να αλλάξει φάση ή να αλλάξει συχνότητα.
Γιατί χρειάζονται μετασχηματιστές ισχύος;
Μια μονάδα παραγωγής ενέργειας θέλει να μεταδώσει ηλεκτρική ενέργεια P=sqrt(3)*UIcosφ στην περιοχή όπου χρησιμοποιείται ηλεκτρική ενέργεια. Όταν το P και το cosφ είναι σταθερά, όσο μεγαλύτερη είναι η τάση που χρησιμοποιείται, τόσο μικρότερο είναι το ρεύμα στη γραμμή μεταφοράς, μειώνοντας έτσι τις απώλειες στη γραμμή μεταφοράς και εξοικονομώντας αγώγιμα υλικά. Επομένως, η χρήση υψηλής τάσης για μετάδοση ισχύος σε μεγάλες αποστάσεις είναι η πιο οικονομική. Η υψηλότερη τάση για μετάδοση εναλλασσόμενου ρεύματος στη χώρα μου έχει φτάσει τα 500 kV. Τέτοιες υψηλές τάσεις είναι απαράδεκτες να παράγουν απευθείας οι γεννήτριες, τόσο για λόγους ασφαλούς λειτουργίας όσο και για λόγους κόστους. Οι γεννήτριες συνήθως παράγουν τάσεις 3,15 kV, 6,3 kV, 10,5 kV και 15,75 kV, που απαιτούν μετασχηματιστές ανόδου{13} για να αυξήσουν την τάση για μετάδοση- σε μεγάλες αποστάσεις.
Γιατί χρειάζονται μετασχηματιστές διανομής; Αφού μεταδοθεί η ηλεκτρική ενέργεια στην περιοχή κατανάλωσης, πρέπει να μειωθεί στο απαιτούμενο επίπεδο τάσης από μετασχηματιστές σε διάφορους υποσταθμούς για να ικανοποιηθούν οι απαιτήσεις τάσης του ηλεκτρικού εξοπλισμού.