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 εναλλασσόμενου ρεύματος στον σιδερένιο πυρήνα (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 εναλλασσόμενη τάσης 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 ασφαλή λειτουργία όσο και για λόγους κόστους. Οι τάσεις εξόδου της γεννήτριας περιλαμβάνουν συνήθως 3,15 kV, 6,3 kV, 10,5 kV και 15,75 kV, κάτι που απαιτεί μετασχηματιστές ανόδου{13} για την αύξηση της τάσης για μετάδοση σε μεγάλες αποστάσεις.
Γιατί χρειάζονται μετασχηματιστές διανομής; Αφού η ηλεκτρική ενέργεια φτάσει στην περιοχή κατανάλωσης, πρέπει να μειωθεί στο απαιτούμενο επίπεδο τάσης από μετασχηματιστές σε διάφορους υποσταθμούς για να καλύψει τις απαιτήσεις τάσης διαφορετικών ηλεκτρικών συσκευών.
Όσον αφορά την κατανάλωση ενέργειας, οι περισσότερες ηλεκτρικές συσκευές απαιτούν 380V, 220V ή 36V, ενώ ορισμένοι κινητήρες χρησιμοποιούν 3kV ή 6kV.
