Faraday ha inventato un"anello di induttanza" il 29 agosto 1831, chiamato"Bobina di induzione di Faraday", che era in realtà il primo prototipo al mondo'di un trasformatore. Ma Faraday lo usò solo per dimostrare il principio dell'induzione elettromagnetica e non ne considerò l'uso pratico.
Nel 1881, Lucien Gaulard e John Dixon Gibbs dimostrarono un dispositivo chiamato"generatore di lancette secondarie" a Londra, e poi ha utilizzato questa tecnologia Venduto a Westinghouse negli Stati Uniti, questo potrebbe essere il primo trasformatore di alimentazione pratico, ma non è il primo trasformatore.
Nel 1884, Lusson Golar e John Dixon Gibbs hanno dimostrato la loro attrezzatura a Torino, in Italia, che utilizza l'illuminazione elettrica. I primi trasformatori utilizzavano nuclei lineari, che furono successivamente sostituiti da nuclei toroidali più efficaci.
L'ingegnere della Westinghouse William Steinley costruì il primo trasformatore pratico nel 1885 dopo aver acquistato il brevetto per il trasformatore da George Westinghouse, Lucent Golar e John Dixon Gibbs. trasformatore. Successivamente, il nucleo del trasformatore fu realizzato impilando fogli di ferro a forma di E e l'uso commerciale iniziò nel 1886.
Il principio della trasformazione del trasformatore fu scoperto per la prima volta da Faraday, ma non fu messo in pratica fino al 1880. Nella competizione per cui le centrali elettriche dovrebbero produrre corrente continua e alternata, la possibilità di utilizzare trasformatori per l'alimentazione CA è uno dei suoi vantaggi. Il trasformatore può convertire l'energia elettrica in una forma ad alta tensione e bassa corrente e quindi riconvertirla, riducendo notevolmente la perdita di energia elettrica nel processo di trasmissione, rendendo la distanza di trasmissione economica dell'energia elettrica più lontana. In questo modo, le centrali elettriche possono essere costruite lontano dal consumo di elettricità. La maggior parte dell'elettricità del mondo'arriva all'utente dopo una serie di trasformazioni.
Il trasformatore è composto da un nucleo di ferro (o nucleo magnetico) e da una bobina. La bobina ha due o più avvolgimenti. L'avvolgimento collegato all'alimentazione è chiamato avvolgimento primario e gli avvolgimenti rimanenti sono chiamati avvolgimento secondario. Può trasformare la tensione alternata, la corrente e l'impedenza. Il trasformatore con nucleo di ferro più semplice è costituito da un nucleo di ferro in materiale magnetico dolce e due bobine con spire disuguali avvolte sul nucleo di ferro, come mostrato in figura.
La funzione del nucleo di ferro è quella di rafforzare l'accoppiamento magnetico tra le due bobine. Al fine di ridurre la perdita di correnti parassite e isteresi nel ferro, l'anima in ferro viene laminata con lamiere di acciaio al silicio verniciato; non c'è collegamento elettrico tra le due bobine, e le bobine sono avvolte da fili di rame isolati (o fili di alluminio). Una bobina collegata all'alimentazione CA è chiamata bobina primaria (o bobina primaria) e l'altra bobina collegata all'apparecchio elettrico è chiamata bobina secondaria (o bobina secondaria). Il trasformatore effettivo è molto complicato e ci sono inevitabilmente perdite di rame (riscaldamento della resistenza della bobina), perdite di ferro (riscaldamento del nucleo di ferro) e perdite magnetiche (filo di induzione magnetica chiuso dall'aria), ecc. Per semplificare la discussione, solo l'ideale trasformatore è introdotto qui. Le condizioni per la realizzazione di un trasformatore ideale sono: ignorare il flusso di dispersione, ignorare la resistenza degli avvolgimenti primario e secondario, ignorare la perdita del nucleo e ignorare la corrente a vuoto (la corrente nell'avvolgimento primario quando il secondario bobina è aperta). Ad esempio, quando un trasformatore di potenza funziona a pieno carico (la potenza di uscita nominale della bobina secondaria), è vicino alla situazione ideale del trasformatore.
I trasformatori sono apparecchi elettrici statici realizzati secondo il principio dell'induzione elettromagnetica. Quando la bobina primaria del trasformatore è collegata all'alimentazione CA, nel nucleo viene generato un flusso magnetico alternato e il magnetico alternato è rappresentato da . Il nelle bobine primarie e secondarie è lo stesso, e è anche una semplice funzione armonica, espressa come φ=φmsinωt. Secondo la legge dell'induzione elettromagnetica di Faraday &, la forza elettromotrice indotta negli avvolgimenti primari e secondari è e1=-N1dφ/dt, e2=-N2dφ/dt. Nella formula, N1 e N2 sono il numero di spire delle bobine primarie e secondarie. Dalla figura si vede che U1=-e1, U2=e2 (la grandezza fisica della bobina primaria è rappresentata dal pedice 1 e la grandezza fisica della bobina secondaria è rappresentata dal pedice 2), il valore efficace complesso è U1 =-E1=jN1ωΦ, U2=E2=-jN2ωΦ, Sia k=N1/N2, che è il rapporto di trasformazione del trasformatore. Dalla formula sopra, U1/U2=-N1/N2=-k, cioè il rapporto tra il valore efficace della tensione dell'avvolgimento primario e secondario del trasformatore' è uguale al suo rapporto di spire e la fase differenza tra la tensione dell'avvolgimento primario e secondario è .