ترانسفورماتور یا مبدل چیست؟

مایکل فارادی در سال ۱۸۳۱ میلادی طرز کار ترانسفورماتور را کشف کرد.

در آن زمان او می دانست که اگر جریان الکتریسیته از میان یک سیم پیچ عبور کند، سیم پیچ خاصیت مغناطیسی پیدا می کند؛ بطوریکه یک سر آن دارای قطب مثبت و سر دیگرش دارای قطب منفی می شود.

فارادی از دو سیم پیچ استفاده کرد. او دو سر سیم پیچ اول را به باتری و سیم پیچ دوم را به یک گالوانومتر (وسیله ای برای تشخیص جریان الکتریکی) متصل کرد. هر بار که او باتری را روشن یا خاموش می کرد، عقربه گالوانومتر به نوسان در می آمد و سپس مجدداً به وضع اولیه خود باز می گشت.

به این ترتیب فارادی پی برد که نیروی مغناطیسی که در سیم پیچ اول به وجود می آید، موجب القای جریان الکتریسیته در سیم پیچ دوم می شود. اما جریان الکتریسیته فقط زمانی از سیم پیچ اول به سیم پیچ دوم القا می شود که شدت جریان در سیم پیچ اول تغییر کند.

اگر در این آزمایش در سیم پیچ اول جریان متناوبی ایجاد کنیم، در سیم پیچ دوم نیز جریان متناوبی القا می شود که نیروی محرکه آن به نیروی محرکه مدار اول و نسبت حلقه های دو سیم پیچ بستگی دارد.

به دستگاهی که باعث القای جریان متناوب از یک سیم پیچ به سیم پیچ دیگر می شود، ترانسفورماتور می گویند.

اگر تعداد حلقه های سیم پیچ مدار دوم بیشتر از تعداد حلقه های سیم پیچ مدار اول باشد، نیروی محرکه مدار دوم بزرگتر از نیروی محرکه مدار اول است. در این حالت ترانسفورماتور افزاینده است.

حال اگر تعداد حلقه های مدار دوم کمتر از مدار اول باشد، نیروی محرکه آن نیز کوچکتر است. در این حالت به ترانسفورماتور کاهنده می گویند.

برای ساختن ترانسفورماتور به دور صفحاتی از جنس یک ماده مغناطیسی نرم، سیم عایق می پیچند و این صفحات را به هم متصل می کنند.

سیم پیچی که به جریان متناوب متصل است، «سیم پیچ اولیه» و سیم پیچ دوم، «سیم پیچ ثانویه» نام دارد. میزان تغییر شدت جریان به تعداد سیم پیچ ها بستگی دارد. ترانسفورماتور، ولتاژ قوی را به ضعیف و بالعکس تبدیل می کند.

برقی که در نیروگاه ها تولید می شود، شدت جریانی قوی و ولتاژی اندک دارد. برای انتقال این جریان قوی باید از کابل هایی با ضخامت بالا  استفاده کرد.

اما استفاده از این کابل ها هزینه بسیاری دارد(قیمت بالا و به علت سنگین بودن براحتی جابجا نمی شوند). به همین دلیل برای انتقال برق ابتدا با استفاده از ترانسفورماتور، میزان ولتاژ را زیاد می کنند و سپس در طول انتقال با ترانسفورماتور دیگری ولتاژ را کاهش می دهند. به این ترتیب نیازی به نصب کابل های ضخیم نیست.