Режимы работы трансформатора
Принцип действия.
Под действием подведенного к первичной обмотке напряжения по обмотке начинает протекать ток I, которая создает в замкнутом сердечнике магнитный поток Ф1 и в окружающем воздухе магнитный поток Фδ
Этот поток Ф1 по законам электромагнитной индукции наводит к первичной обмотки ЭДС самоиндукции L которое уравновешивает напряжение U1 и во вторичной обмотки наводит ЭДС взаимной индукции L2, которая создает напряжение U2 на выходе этой обмотки. При подключении нагрузки к вторичной обмотке в обмотке протекает ток I2 который образует магнитный поток Ф2 в сердечнике Фδ2 и в воздухе
Магнитные потоки накладываются друг на друга и образуют общий магнитный поток трансформатора 
Трансформация напряжений
Уравнение электрического состояния идеализированного трансформатора имеет вид
U1=-L1=W1 dФ/dT
U2=L2=-W2 dФ/dT
Соответственно U1/U2=L1/L2=W1/W2=К- коэффициент трансформации
Т.е. трансформаторе происходит масштабное преобразование потоков
Трансформация токов
В трансформаторе происходит Кроме трансформации напряжений такие трансформации токов.
Уравнение связывающее токи первичной и вторичной обмотки можно записать с использованием закона полного тока.
Hm m=i1w1+i2w2
При применении электротехнической стали магнит напряжениями Hm m можно пренебречь, тогда i1w1=-i2w2 i1/i2=w2/w1=1/K (2)
Соответственно трансформация происходит преобразование токов, если премножить (2) на U1/U2=L1/L2=W1/W2=К можно получить S1/S2=U1/U2*I1/I2=K/K=1 т.е в идеализированном трансформаторе происходит передача электрической энергии полностью из первичной во вторичное, хотя обмотки имеют только магнитную связь.
Уравнение электрического состояния первичной и вторичной обмоток (рисунок)
В реальном трансформаторе в отличии от идеального учитывается потери от потока рассеивания а также тепловые потери в обмотках. Потери рассеивания можно учесть как ЭДС рассеивания
Е1рас=-jXрас I 1
E2рас=-jXрас I2
ΔUT1=R 1I1
ΔUT2=R2T2 тогда уравнение электрического состояния будет иметь вид
Здесь Е1 и Е2 ЭДС основного магнитного потока
при расчете трансформатор представляет собой электрическими схемами замещения, где магнитная связь замещена на электрическую, а сопротивление вторичной обмотки првидены кВ сопротивлении первичной обмотке
U´2=U2K I´2=I2/K
R´2=R2 
X´рас2=Храс 
Режимы работы трансформатора
Различают 3 режима работы:
1)режим холостого хода: вторичная обмотка отключена от нагрузки ток во вторичной обмотке i2=0, напряжение U2=U2ном, режим используется для определения коэффициента трансформации и потерь мощности в стали
2)режим короткого замыкания: вторичная обмотка замкнута ток i2=max U2=0. Режим используется для определения потерь мощности в меде
3)режим номинальной нагрузки вторичная обмотка подключена к нагрузке имеющее номинальное сопротивление i2=i2ном U2=U2ном режим характерен для работы трансформатора при максимальном КПД
Потери мощности в трансформаторе(рисунок)
Передача энергии из первичной обмотки во вторичную происходит посредством магнитного поля интенсивность этой передачи, характеризуется мощностью. При передачи мощности из 1 обмотки в другую неизбежно возникают потери.
Потери могут быть активные и реактивные мощности
ΔРэ1, ΔРэ2--- тепловые электрические потери в (1) (2) обмотке
ΔРм-магнитные потери на явления вихревые токи
Потеря реактивной мощности для создания рабочего потока
Qр1-потеря реактивной мощности на создание потока рассеивания вокруг первичной обмотки
Qр2-вокруг вторичной обмотки
При этом КПД трансформатора составляет 95-99%, что является достаточно высоким показателем.