Ο Faraday εφηύρε ένα" inductance loop" στις 29 Αυγούστου 1831, που ονομάζεται "GG]" Faraday induction coil&", το οποίο ήταν στην πραγματικότητα το πρώτο πρωτότυπο ενός μετασχηματιστή στον κόσμο. Αλλά ο Faraday το χρησιμοποίησε μόνο για να αποδείξει την αρχή της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής και δεν έλαβε υπόψη την πρακτική του χρήση.
Το 1881, ο Lucien Gaulard και ο John Dixon Gibbs επέδειξαν μια συσκευή που ονομάζεται&«δευτερεύουσα γεννήτρια χεριών &». στο Λονδίνο, και στη συνέχεια χρησιμοποίησε αυτήν την τεχνολογία Πουλήθηκε στο Westinghouse στις Ηνωμένες Πολιτείες, αυτός μπορεί να είναι ο πρώτος πρακτικός μετασχηματιστής ισχύος, αλλά δεν είναι ο πρώτος μετασχηματιστής.
Το 1884, οι Lusson Golar και John Dixon Gibbs παρουσίασαν τον εξοπλισμό τους στο Τορίνο της Ιταλίας, ο οποίος χρησιμοποιεί ηλεκτρικό φωτισμό. Οι πρώτοι μετασχηματιστές χρησιμοποίησαν γραμμικούς πυρήνες, οι οποίοι αργότερα αντικαταστάθηκαν από πιο αποτελεσματικούς τοροειδείς πυρήνες.
Ο μηχανικός της Westinghouse William Steinley δημιούργησε τον πρώτο πρακτικό μετασχηματιστή το 1885 αφού αγόρασε το δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για τον μετασχηματιστή από τους George Westinghouse, Lucent Golar και John Dixon Gibbs. μετασχηματιστής. Αργότερα, ο πυρήνας του μετασχηματιστή κατασκευάστηκε με στοίβαγμα φύλλων σιδήρου σε σχήμα Ε και η εμπορική χρήση ξεκίνησε το 1886.
Η αρχή του μετασχηματισμού μετασχηματιστή ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά από τον Faraday, αλλά δεν τέθηκε σε πρακτική χρήση μέχρι το 1880. Στον ανταγωνισμό ότι οι σταθμοί παραγωγής ενέργειας πρέπει να παράγουν ισχύ DC και AC, η ικανότητα χρήσης μετασχηματιστών για εναλλασσόμενη ενέργεια είναι ένα από τα πλεονεκτήματά της. Ο μετασχηματιστής μπορεί να μετατρέψει την ηλεκτρική ενέργεια σε μορφή υψηλής τάσης και χαμηλού ρεύματος και στη συνέχεια να την μετατρέψει πίσω, μειώνοντας έτσι σημαντικά την απώλεια ηλεκτρικής ενέργειας στη διαδικασία μετάδοσης, καθιστώντας την οικονομική απόσταση μετάδοσης της ηλεκτρικής ενέργειας να φτάσει πιο μακριά. Με αυτόν τον τρόπο, οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής μπορούν να κατασκευαστούν πολύ μακριά από την κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας. Το μεγαλύτερο μέρος της ηλεκτρικής ενέργειας του κόσμου&φτάνει στο χρήστη μετά από μια σειρά μετασχηματισμών.
Ο μετασχηματιστής αποτελείται από έναν πυρήνα σιδήρου (ή μαγνητικό πυρήνα) και ένα πηνίο. Το πηνίο έχει δύο ή περισσότερες περιελίξεις. Η περιέλιξη που συνδέεται με την παροχή ρεύματος ονομάζεται πρωτεύουσα περιέλιξη και οι υπόλοιπες περιελίξεις ονομάζονται δευτερεύουσα περιέλιξη. Μπορεί να μετατρέψει τάση AC, ρεύμα και σύνθετη αντίσταση. Ο απλούστερος μετασχηματιστής σιδήρου αποτελείται από έναν σίδηρο πυρήνα κατασκευασμένο από μαλακό μαγνητικό υλικό και δύο πηνία με άνισες στροφές με μανίκια στον πυρήνα του σιδήρου, όπως φαίνεται στο σχήμα.
Η λειτουργία του σιδερένιου πυρήνα είναι η ενίσχυση του μαγνητικού συνδέσμου μεταξύ των δύο πηνίων. Προκειμένου να μειωθεί το ρεύμα του νεφρού και η απώλεια υστέρησης στο σίδερο, ο πυρήνας του σιδήρου είναι πλαστικοποιημένος με βαμμένα φύλλα χάλυβα από πυρίτιο Δεν υπάρχει ηλεκτρική σύνδεση μεταξύ των δύο πηνίων και τα πηνία τυλίγονται από μονωμένα σύρματα χαλκού (ή σύρματα αλουμινίου). Ένα πηνίο συνδεδεμένο με εναλλασσόμενο ρεύμα ονομάζεται πρωτεύον πηνίο (ή πρωτεύον πηνίο) και το άλλο πηνίο συνδεδεμένο με την ηλεκτρική συσκευή ονομάζεται δευτερεύον πηνίο (ή δευτερεύον πηνίο). Ο πραγματικός μετασχηματιστής είναι πολύ περίπλοκος και υπάρχει αναπόφευκτα απώλεια χαλκού (θέρμανση αντίστασης πηνίου), απώλεια σιδήρου (θέρμανση πυρήνα σιδήρου) και μαγνητική διαρροή (μαγνητικό καλώδιο επαγωγής κλειστό αεροπορικώς) κ.λπ. Για να απλοποιηθεί η συζήτηση, μόνο το ιδανικό ο μετασχηματιστής εισάγεται εδώ. Οι προϋποθέσεις για τη δημιουργία ενός ιδανικού μετασχηματιστή είναι: αγνοώντας τη ροή διαρροής, αγνοώντας την αντίσταση των πρωτογενών και δευτερευόντων πηνίων, αγνοώντας την απώλεια του πυρήνα και αγνοώντας το ρεύμα χωρίς φορτίο (το ρεύμα στο πρωτεύον πηνίο όταν το δευτερεύον το πηνίο είναι ανοιχτό). Για παράδειγμα, όταν ένας μετασχηματιστής ισχύος λειτουργεί με πλήρες φορτίο (η ονομαστική ισχύς εξόδου του δευτερεύοντος πηνίου), βρίσκεται κοντά στην ιδανική κατάσταση του μετασχηματιστή.
Οι μετασχηματιστές είναι στατικές ηλεκτρικές συσκευές που κατασκευάζονται από την αρχή της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής. Όταν το πρωτεύον πηνίο του μετασχηματιστή συνδέεται στην τροφοδοσία εναλλασσόμενου ρεύματος, παράγεται εναλλασσόμενη μαγνητική ροή στον πυρήνα και το εναλλασσόμενο μαγνητικό αντιπροσωπεύεται από φ Το φ στα πρωτεύοντα και δευτερεύοντα πηνία είναι το ίδιο και το φ είναι επίσης μια απλή αρμονική συνάρτηση, εκφραζόμενη ως φ=φmsinωt. Σύμφωνα με τον νόμο της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής του Faraday&# 39, η επαγόμενη ηλεκτροκινητική δύναμη στα πρωτογενή και δευτερεύοντα πηνία είναι e1=-N1dφ / dt, e2=-N2dφ / dt. Στον τύπο, N1 και N2 είναι ο αριθμός στροφών των πρωτογενών και δευτερευόντων πηνίων. Μπορεί να φανεί από το σχήμα ότι U1=-e1, U2=e2 (η φυσική ποσότητα του πρωτεύοντος πηνίου αντιπροσωπεύεται από το δείκτη 1 και η φυσική ποσότητα του δευτερεύοντος πηνίου αντιπροσωπεύεται από το δείκτη 2), η πολύπλοκη πραγματική τιμή είναι U1=-E1=jN1ωΦ, U2=E2=-jN2ωΦ, Let k=N1 / N2, που είναι ο λόγος μετασχηματισμού του μετασχηματιστή. Από τον παραπάνω τύπο, U1 / U2=-N1 / N2=-k, δηλαδή, ο λόγος της πραγματικής τιμής του μετασχηματιστή' η πρωτεύουσα και δευτερεύουσα τάση περιέλιξης ισούται με την αναλογία στροφών και τη φάση η διαφορά μεταξύ της πρωτεύουσας και της δευτερεύουσας τάσης περιέλιξης είναι π.