Рассмотрим двухобмоточный понижающий трансформатор, предназначенный для работы однофазной цепи (рис.3). На рисунке 
− число витков первичной обмотки 
− число витков вторичной обмотки.
Рис. 3. К пояснению устройства и принципа действия трансформатора
Пусть на первичную обмотку подается переменное синусоидальное напряжение:
(6)
Тогда по обмотке потечет ток
(7)
Этот ток создаст в магнитопроводе трансформатора магнитное поле, магнитный поток которого
(8)
Переменный магнитный поток 
согласно закону электромагнитной индукции наведет по вторичной обмотке трансформатора ЭДС:
(9)
где:
– потокосцепление обмотки.
Тогда
(10)
Таким образом, на зажимах вторичной обмотки будет индуцироваться синусоидальная ЭДС той же частоты, что и приложенное напряжение, отстающая от магнитного потока на угол π/2.
Действующее значение этой ЭДС
(11)
где 
Если теперь к вторичной обмотке подключить нагрузку, то в нее будет поступать синусоидальный ток той же частоты, а напряжение на вторичной обмотке трансформатора сохраняет ту же частоту, что и напряжение 
и имеет другое действующее значение.
При работе трансформатора под нагрузкой ток вторичной обмотки (i 2)действует также, как и ток первичной, то есть, создает магнитный поток в магнитопроводе (
), который, в свою очередь, наведет синусоидальную ЭДС в первичной обмотке (
). В результате в магнитопроводе трансформатора сосредотачивается магнитный поток, который называется основным магнитным потоком (
) и который складывается из алгебраической суммы магнитных потоков и .
Именно этот магнитный поток индуцирует ЭДС и 
, поэтому:
Замечание1. Отношение 
− называется коэффициентом трансформации трансформатора.
|
|
Если 
, т.е. 
, то трансформатор понижающий, а если 
, т.е. 
, то трансформатор повышающий
Замечание 2. Амплитуда магнитного потока в магнитопроводе пропорциональна амплитуде приложенного напряжения и при постоянном значении 
магнитный поток в трансформаторе практически не изменяется при изменении нагрузки, поэтому можно считать, что при работе трансформатора магнитный поток практически равен магнитному потоку без нагрузки (то есть потоку при холостом ходе трансформатора).
Замечание 3: Конструктивно трансформатор рассчитывается на длительную работу при определенных значениях напряжения, тока и мощности, которые называются номинальными и обозначаются:
и т.д.
Индекс 1 относится к первичной обмотке, индекс 2 – к вторичной.
Режимы работы трансформатора
Будем рассматривать трансформатор, включенный в синусоидальную цепь.
Различают три режима работы трансформатора:
· режим холостого хода (ХХ), когда вторичная обмотка трансформатора разомкнута;
· режим короткого замыкания (КЗ), когда вторичная обмотка замкнута накоротко;
· рабочий режим (работа трансформатора под нагрузкой).
Первые два относятся к аварийным режимам.
Рассмотрим их отдельно.