Transformátor je elektrický netočivý stroj, který umožňuje přenášet elektrickou energii z jednoho obvodu do jiného pomocí vzájemné elektromagnetické indukce.

Používá se většinou pro přeměnu střídavého napětí (např. z nízkého na malé napětí) a pro galvanické oddělení obvodů, viz Wikipedie.

Pěkně zpracované video vysvětlující princip transformátoru naleznete zde.

Základní údaje

• Transformátor může pracovat pouze se střídavým proudem.
• Poměr počtu závitů primární a sekundární cívky udává poměr vstupního napětí k výstupnímu.
• Rozměry transformátoru (jádra) závisí na přenášeném výkonu, vyššímu výkonu odpovídají větší rozměry, váha i cena.
• Jádro transformátoru je skládáno nebo vinuto ze vzájemně izolovaných plechů.
• Primární i sekundární vinutí jsou navinuta lakovaným (izolovaným) měděným drátem, jehož průměr odpovídá přenášeným proudům.
• Důležitá je kvalitně provedená izolace mezi primárním a sekundárním vinutím i jádrem.
• Účinnost dosahuje podle výkonu 70 až 90%, to znamená, že 10 až 30 procent energie se přemění na teplo.

Na obrázku vlevo je transformátor s jádrem skládaným z EI plechů, uprostřed konstrukčně stejný transformátor zalitý v izolačním hmotě, vpravo toroidní transformátor používaný pro větší výkony.
Transformátory s jádrem skládaným z EI plechů se běžně vyrábí s výkonem 2 až 50 VA, toroidní s výkonem 40 až 500 VA.

Síťový transformátor výrazným způsobem ovlivňuje vlastnosti zdroje. Výrobce zpravidla uvádí výkon transformátoru ve VA, jmenovité sekundární napětí (napětí při maximálním proudu) a napětí naprázdno (bez zatížení). Čím menší je mezi nimi rozdíl, tím je transformátor kvalitnější (tvrdší).

U malých transformátorů se kromě ztrát v železe (jádře) také výrazně uplatňuje odpor vinutí, které je ze slabého drátu.

Příklad:
U transformátoru HAHN BV 202 0159 s výkonem 0,5 VA uvádí výrobce uvádí jmenovité sekundární napětí 12 V a napětí naprázdno 20,6 V. Vezmeme-li v úvahu také povolené kolísání síťového napětí ± 10 %, vychází minimální sekundární napětí 10,8 V a maximální 22,6 V.
Uvedené hodnoty je třeba brát v úvahu při návrhu usměrňovače s filtračním kondenzátorem.
Po usměrnění může bez zatížení napětí na filtračním kondenzátoru dosáhnout hodnoty až 32 V (efektivní hodnota 22,6 * 1,41). Filtrační kondenzátor by měl být na nejbližší vyšší hodnotu napětí, tedy 35 V.
Naopak při maximálním zatížení a po odečtení úbytku napětí na diodách (můstkový usměrňovač asi 1,4 V) výstupní napětí poklesne až na 9,4 V. To je necelá třetina!
U transformátoru HAHN BV EI 662 1092 s výkonem 33 VA uvádí výrobce daleko příznivější hodnoty. Jmenovité sekundární napětí 12 V a napětí naprázdno jen 14 V.
U toroidních transformátorů vyšších výkonů je rozdíl ještě menší.

Příklad parametrů transformátorů uváděných v katalogu gme.cz:

Bezpečnostní hlediska

Grafické značky používané na transformátorech (podle IEC 60417)
	Z hlediska bezpečnosti je nutné používat transformátory, které odpovídají normě EN 61558-2-1. Bývají často označeny značkou ESČ, která zaručuje shodu vlastností označených výrobků s normami na elektrickou bezpečnost.
	Bezpečnostní oddělovací transformátor, neodolný proti zkratu. Do série s primárním vinutím musí být zařazena tavná pojistka (pomalá). U některých zapojení je tavná pojistka také v sekundárním vinutí.
	Bezpečnostní oddělovací transformátor, odolný proti zkratu. Není třeba používat tavných pojistek.
	Transformátory splňující podmínky třídy ochrany II mohou být připojeny pouze dvoužilovým síťovým přívodem (modrá a hnědá nebo černá). Jinak je vždy nutné použít trojžilový (modrá, žlutozelená a hnědá nebo černá). Žlutozelený vodič je třeba spojit s příslušnou svorkou transformátoru a kovovou kostrou zdroje.
	Ochranná zem (ochranné uzemnění). Označení svorky pro připojení vnějšího ochranného vodiče (žlutozelený) pro ochranu před úrazem elektrickým proudem v případě poruchy

Síťové transformátory pracují se životu nebezpečným napětím 230 V, proto te třeba věnovat zvýšenou pozornost při zapojování i měření.
Nikdy nepoužívejte neoriginální, amatérsky upravované nebo poškozené transformátory bez příslušného označení!

Transformátory ve spínaných zdrojích

Z ekonomického hlediska se velice často používá spínaných zdrojů. Naleznete je nejen v počítačích, ale i malých adaptérech a nabíječích.

Vstupní síťové napětí 230 V / 50 Hz je usměrněno a jednoduše filtrováno - širokopásmový filtr na vstupu zabraňuje pronikání rušivých signálů ze zdroje do sítě. Elektronický snímač je řízen ve smyčce zpětné vazby tak, aby výstupní napětí bylo konstantní. Za spínačem je obdélníkové napětí o frekvenci desítek kHz a amplitudě 325 V, toto napětí je transformováno impulsním transformátorem s feritovým jádrem na potřebnou velikost, transformované napětí se usměrňuje schottkyho diodami a dále je filtrováno výstupním filtrem. Zdroj zpětné vazby je stejný jako u lineárních zdrojů, navíc je zde obvod buzený spínačem, který mění stejnosměrné napětí na obdélníkové napětí. Pokud bychom nepoužili v zapojení vstupní část vzniklo by zapojení stejnosměrného měniče.

Transformátory pracují s vysokou frekvencí a sycením. Díky použití feritových jader je možné výrazně zmenšit rozměry a tím i výrobní náklady.

Příklad transformátorů vyráběných firmou Myra.