Princípio de funcionamento
Um transformador transfere energia elétrica entre dois circuitos por meio de um campo magnético comum, sem ligação elétrica entre eles. A corrente alternada no enrolamento primário estabelece um fluxo alternado no núcleo de ferro laminado; esse fluxo enlaça o secundário e induz nele uma tensão conforme a lei de Faraday. Como o mecanismo depende de fluxo variável, o transformador só funciona em corrente alternada: ligado em CC, o primário é apenas um curto-circuito de baixa resistência.
Relação de espiras e impedância
A tensão é transformada na proporção da relação de espiras e a corrente na proporção inversa, de modo que um transformador ideal não cria nem destrói potência. Um transformador abaixador 10:1 fornece um décimo da tensão e pode suprir dez vezes a corrente. A impedância é transformada pelo quadrado da relação de espiras, e é por isso que transformadores também são usados para casamento de impedância em áudio e radiofrequência, não apenas para mudar tensão.
Perdas e rendimento
Transformadores reais perdem energia em dois lugares. As perdas no cobre são as perdas resistivas dos enrolamentos e crescem com o quadrado da corrente de carga. As perdas no ferro — histerese e correntes parasitas no núcleo — dependem do fluxo e da frequência e são praticamente constantes enquanto o transformador estiver energizado, razão pela qual se usa aço laminado de grão orientado. O rendimento é máximo onde as duas se igualam e costuma chegar a 95-99 %.
Onde é usado
Transformadores viabilizam a rede em corrente alternada: geração em média tensão, transmissão em centenas de quilovolts para manter corrente e perdas baixas, e depois redução para distribuição e uso residencial. Transformadores monofásicos menores aparecem em fontes de alimentação, aplicações de isolação e segurança, máquinas de solda, campainhas e equipamentos de áudio. Transformadores de isolação com relação 1:1 não mudam a tensão — sua função é exclusivamente segurança e separação de ruído.