Электрический прибор, предназначенный для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток той же частоты, но, как правило, другого напряжения. Трансформатор содержит одну (автотрансформатор) или несколько обмоток, расположенных на магнитном сердечнике (магнитопроводе). Обмотка, потребляющая энергию и соответственно соединённая с источником электроэнергии, называется первичной, остальные обмотки - вторичными. Отношение напряжений на первичной и вторичной обмотках приближённо равно отношению чисел витков соответствующих обмоток.
Различают трансформаторы: силовые; разделительные; переходные; автотрансформаторы. Силовой трансформатор устанавливают вблизи дома. Его первичная обмотка получает питание от сети напряжением 10 или 6 кВ, вторичная питает однофазные нагрузки 220 В (лампы накаливания, бытовые электроприборы и т.д.), а также трёхфазные электродвигатели 380 В общедомовых потребителей: лифтов, насосов систем водо- и теплоснабжения, вентиляторов. Мощность силовых трансформаторов лежит в пределах от нескольких десятков до сотен киловольт-ампер в зависимости от размеров здания, его этажности, наличия или отсутствия электроплит в квартирах.
Разделительный трансформатор устанавливают в квартире (обычно в ванной комнате) непосредственно рядом с розеткой, в которую включают электробритву. Электротехнические правила запрещают устанавливать в ванных комнатах розетки, присоединённые непосредственно к сети. Это запрещение объясняется повышенной опасностью поражения электрическим током из-за близости водопроводных труб, металлической ванны, токопроводящего пола, сырости. Назначение разделительного трансформатора - не понижать (повышать) напряжение, а только изолировать электроприёмник от сети для обеспечения безопасности. Первичная обмотка разделительного трансформатора питается от сети 220 В, вторичная обмотка присоединена к розетке для подключения электробритвы. Разделительный трансформатор 1 устанавливается в непосредственной близости к розетке 2 и закрывается декоративной крышкой 3 (рис. 1). Вторичную обмотку разделительного трансформатора, а также присоединяемые к нему приборы занулять (заземлять) запрещено. Зануляют только кожух 4 трансформатора, но от обмоток он надёжно изолирован. Обмотки очень тщательно электрически изолированы друг от друга; они связаны только магнитно (магнитным потоком в сердечнике). Таким образом, электробритва, включённая в розетку, с сетью непосредственно не соединена, чем и объясняется электробезопасность такого включения.
Рис. 1. Разделительный трансформатор.
Переходные трансформаторы применяют в тех случаях, когда номинальные напряжения сети и прибора, который должен быть к ней присоединён, различны. В понижающем трансформаторе (рис. 2, а) обмотка I с большим числом витков включается в сеть 220 В, а обмотка II с меньшим числом витков - к электроприбору. В повышающем трансформаторе наоборот: к сети 127 В подключается обмотка с меньшим числом витков, а к электроприбору - с большим.
Рис. 2. Схемы переходного трансформатора (а), автотрансформатора (б) и присоединения их обмоток к сети и электроприбору для понижения или повышения напряжения.
Автотрансформаторы для включения бытовых электроприборов выпускают мощностью 250, 400, 630, 800 и 1000 В А. Они применяются в тех случаях, если номинальное напряжение прибора отличается от номинального напряжения сети. Мощность автотрансформатора должна быть не меньше мощности включаемого прибора, иначе автотрансформатор сгорит.
Прибор включают штепсельной вилкой в гнездо автотрансформатора (рис. 3, а) с надписью «Нагрузка». Сам автотрансформатор присоединяют проводом с вилкой. Перед включением автотрансформатора нужно убедиться в том, что колодка установлена так, что стрелка, имеющаяся в ней, указывает на надпись «220/127», если в сети напряжение 220 В и его надо понизить до 127 В, или «127/220», если в сети напряжение 127 В и его нужно повысить до 220 В. В зависимости от положения колодки получается схема на рис. 3, б, либо на рис. 3, в.
Рис. 3. Автотрансформатор переходной бытовой: а - подключение электроприбора (нагрузки); б и в - схемы понижения и повышения напряжения сети; 1 - штепсельная вилка электроприбора; 2 - гнездо автотрансформатора с надписью «Нагрузка»; 3 - провод с вилкой 4 для подключения автотрансформатора к сети; 5 - колодка для переключения напряжения.
В отличие от обычного трансформатора, где обмотки надёжно изолированы одна от другой, в автотрансформаторе имеется всего одна обмотка, от которой сделаны один или несколько отводов. Если напряжение нужно понизить, то напряжение электрической сети подаётся ко всей обмотке (рис. 3, б), а электроприбор подключается к части витков; если напряжение нужно повысить, то, наоборот, электроприбор подключается ко всем виткам обмотки, а напряжение сети подаётся к части витков (рис. 3, в). Простейшие нерегулируемые автотрансформаторы часто используют для подключения холодильников, пылесосов и т.п. Для питания телевизоров, видеомагнитофонов и др. радиоэлектронных приборов используют более сложные, регулируемые автотрансформаторы со ступенчатым или плавным изменением выходного напряжения. Для контроля за снимаемым напряжением такие автотрансформаторы обычно имеют вольтметр.
Автотрансформаторы могут быть заменены трансформаторами такой же мощности, но трансформаторы заменить автотрансформаторами можно далеко не всегда. Дело в том, что есть приборы (или элементы их электрической цепи), электрическая прочность изоляции которых ниже, чем требуется для безопасного их включения непосредственно в электрическую сеть. В таких случаях прибор следует включать только через понижающий трансформатор, но автотрансформатором пользоваться нельзя.
Мощность трансформатора (автотрансформатора) должна быть не меньше мощности, обозначенной на электроприборе, иначе трансформатор (автотрансформатор) будет перегреваться и может даже сгореть. Следует помнить также, что любой трансформатор (автотрансформатор), включённый в сеть, расходует электроэнергию даже в том случае, когда электроприбор к нему не подключён. Поэтому, выключая электроприбор надолго, следует в целях экономии электроэнергии отключить от электрической сети и питающий его трансформатор (автотрансформатор). Не следует включать повышающий трансформатор в сеть напряжением 220 В, т.к. в этом случае на его выходе возникнет напряжение, превышающее (иногда значительно) 220 В, что может привести к выходу из строя как подключённых к трансформатору электроприборов, так и самого трансформатора.