Faraday a inventé une"boucle d'inductance" le 29 août 1831, appelé&"bobine d'induction de Faraday&", qui était en fait le premier prototype au monde&d'un transformateur. Mais Faraday ne l'a utilisé que pour démontrer le principe de l'induction électromagnétique, et n'a pas considéré son utilisation pratique.
En 1881, Lucien Gaulard et John Dixon Gibbs ont fait la démonstration d'un appareil appelé"générateur de main secondaire" à Londres, puis a utilisé cette technologie Vendu à Westinghouse aux États-Unis, il s'agit peut-être du premier transformateur de puissance pratique, mais ce n'est pas le premier transformateur.
En 1884, Lusson Golar et John Dixon Gibbs ont présenté leur équipement à Turin, en Italie, qui utilise un éclairage électrique. Les premiers transformateurs utilisaient des noyaux linéaires, qui ont ensuite été remplacés par des noyaux toroïdaux plus efficaces.
L'ingénieur de Westinghouse, William Steinley, a construit le premier transformateur pratique en 1885 après avoir acheté le brevet du transformateur à George Westinghouse, Lucent Golar et John Dixon Gibbs. transformateur. Plus tard, le noyau du transformateur a été fabriqué en empilant des feuilles de fer en forme de E, et l'utilisation commerciale a commencé en 1886.
Le principe de la transformation par transformateur a été découvert pour la première fois par Faraday, mais il n'a été mis en pratique que dans les années 1880. Dans la concurrence que les centrales électriques devraient produire en courant continu et alternatif, la possibilité d'utiliser des transformateurs pour le courant alternatif est l'un de ses avantages. Le transformateur peut convertir l'énergie électrique en une forme à haute tension et à faible courant, puis la reconvertir, réduisant ainsi considérablement la perte d'énergie électrique dans le processus de transmission, ce qui permet de prolonger la distance de transmission économique de l'énergie électrique. De cette façon, les centrales peuvent être construites loin de la consommation d'électricité. La majeure partie de l'électricité's dans le monde parvient à l'utilisateur après une série de transformations.
Le transformateur est composé d'un noyau de fer (ou noyau magnétique) et d'une bobine. La bobine a deux ou plusieurs enroulements. L'enroulement connecté à l'alimentation est appelé enroulement primaire et les enroulements restants sont appelés enroulement secondaire. Il peut transformer la tension alternative, le courant et l'impédance. Le transformateur à noyau de fer le plus simple se compose d'un noyau de fer en matériau magnétique doux et de deux bobines à spires inégales gainées sur le noyau de fer, comme indiqué sur la figure.
La fonction du noyau de fer est de renforcer le couplage magnétique entre les deux bobines. Afin de réduire les pertes par courants de Foucault et par hystérésis dans le fer, le noyau de fer est stratifié avec des tôles d'acier au silicium peintes ; il n'y a pas de connexion électrique entre les deux bobines, et les bobines sont enroulées par des fils de cuivre isolés (ou des fils d'aluminium). Une bobine connectée au courant alternatif est appelée bobine primaire (ou bobine primaire) et l'autre bobine connectée à l'appareil électrique est appelée bobine secondaire (ou bobine secondaire). Le transformateur réel est très compliqué, et il y a inévitablement des pertes de cuivre (chauffage par résistance de bobine), des pertes de fer (chauffage du noyau de fer) et des fuites magnétiques (fil d'induction magnétique fermé par l'air), etc. Afin de simplifier la discussion, seul l'idéal transformateur est présenté ici. Les conditions pour l'établissement d'un transformateur idéal sont : ignorer le flux de fuite, ignorer la résistance des bobines primaire et secondaire, ignorer la perte du noyau, et ignorer le courant à vide (le courant dans la bobine primaire lorsque le secondaire la bobine est ouverte). Par exemple, lorsqu'un transformateur de puissance fonctionne à pleine charge (la puissance de sortie nominale de la bobine secondaire), il est proche de la situation idéale du transformateur.
Les transformateurs sont des appareils électriques statiques fabriqués selon le principe de l'induction électromagnétique. Lorsque la bobine primaire du transformateur est connectée à l'alimentation CA, un flux magnétique alternatif est généré dans le noyau et le magnétique alternatif est représenté par . Le dans les bobines primaire et secondaire est le même, et est également une fonction harmonique simple, exprimée par φ=φmsinωt. Selon la loi de Faraday's de l'induction électromagnétique, la force électromotrice induite dans les bobines primaire et secondaire est e1=-N1dφ/dt, e2=-N2dφ/dt. Dans la formule, N1 et N2 sont le nombre de tours des bobines primaire et secondaire. On peut voir sur la figure que U1=-e1, U2=e2 (la grandeur physique de la bobine primaire est représentée par l'indice 1 et la grandeur physique de la bobine secondaire est représentée par l'indice 2), la valeur efficace complexe est U1 =-E1=jN1ωΦ, U2=E2=-jN2ωΦ, Soit k=N1/N2, qui est le rapport de transformation du transformateur. D'après la formule ci-dessus, U1/U2=-N1/N2=-k, c'est-à-dire que le rapport de la valeur efficace de la tension d'enroulement primaire et secondaire du transformateur's est égal à son rapport de tours et à la phase la différence entre la tension d'enroulement primaire et secondaire est .