Transformator służy do zmiany przemiennego napięcia o danej wartości na napięcie przemienne o innej wartości, przy zachowaniu tej samej częstotliwości. Szczególnym przypadkiem są transformatory, które nie zmieniają wartości napięć, ale wówczas służą do galwanicznego odseparowania zasilanego urządzenia od energetycznej sieci zasilającej.
Istnieje szereg reguł i praw z dziedziny elektrotechniki, które mają zastosowanie w konstrukcji transformatorów. Jedną z bardziej zaawansowanych teorii, od której można zacząć tłumaczyć zjawiska zachodzące w procesie transformacji napięcia, są równania Maxwella. Z ich interpretacji oraz uproszczeń wynikają również inne prawa i reguły, z którymi można spotkać się w literaturze dotyczącej elektrotechniki. Są to chociażby:
- prawo Biota-Savarta służące do określania wartości indukcji magnetycznej;
- prawo przepływu określające zależności między wielkością prądu, liczbą zwojów, wymiarami i przepływem;
- prawo Faradaya / prawo indukcji elektromagnetycznej określające zależność między siłą elektromotoryczną indukowaną, a szybkością zmian skojarzonego strumienia magnetycznego;
- reguła Lenza – określająca zwrot siły elektromotorycznej indukowanej jako przeciwdziałający zmianom strumienia magnetycznego wywołującego tę siłę;
- zjawisko indukcji własnej polegające na indukowaniu się siły elektromotorycznej w cewce pod wpływem zmian prądu płynącego przez tę cewkę;
- zjawisko indukcji wzajemnej polegające na indukowaniu się siły elektromotorycznej w cewce pod wpływem zmian prądu w innej cewce z nią sprzężonej.
Do niepożądanych zjawisk zaliczamy:
- straty w żelazie (zjawisko prądów wirowych);
- straty w miedzi (utrata mocy na rezystancji przewodów nawojowych);
- strumień rozproszenia (zamykanie się części linii sił pola magnetycznego w przestrzeni nie skojarzonej z wtórnym uzwojeniem);
- prądy pojemnościowe (wynikające z istnienia pojemności elektrycznych między uzwojeniami oraz uzwojeniami a rdzeniem);
- odkształcenia prądów i napięć, a więc pojawienie się harmonicznych wyższych rzędów wskutek nieliniowości parametrów obwodu magnetycznego.
Uwzględniając najistotniejsze z wymienionych wcześniej praw i zjawisk, opracowano uproszczony model transformatora jednofazowego dwuuzwojeniowego, na podstawie którego można wyjaśnić zasadę jego działania i podstawowe zależności między wielkościami wejściowymi, a wyjściowymi.
