Redigerer Transformator (avsnitt)

=== Effekt av frekvens ===
<div style="float:right; padding:1em; margin:0 0 0 1em; width:320px; border:1px solid; background:ivory;">
{{Anchor|Transformatorens EMS-ligning}}
'''Transformatorens generelle EMS-ligning'''

Dersom fluksen i jernkjernen er rent [[Sinuskurve|sinusformet]] er forholdet til hver av viklingene  mellom dens ''[[Effektivverdi]] spenning'', ''E<sub>rms</sub>'', av viklingen, og frekvensen ''f '', antall omdreininger ''N'', kjerne tverrsnitt ''a'' i m<sup>2</sup> og peak magnetisk flukstetthet ''B<sub>peak</sub>'' målt i T (Wb/m<sup>2</sup>) gitt av den generelle EMS-ligningen:<ref name="Say (1984)" />

<math> E_\text{rms} = {\frac {2\pi f N a B_\text{peak}} {\sqrt{2}}} \approx 4,44 f N a B_\text{peak}</math>

Dersom fluksen ikke inneholder odde [[Harmoniske funksjoner|harmoniske]] kan følgende ligning  benyttes for ''halvperiode gjennomsnittlig spenning'' ''E''<sub>avg</sub> av en hvilken som helst bølgeform:

<math> E_\text{avg}= 4 f N a B_\text{peak} \!</math>
</div>

Av Faradays lov vist i ligning (1) og (2) til høyre, varierer transformatorens EMS i henhold til den deriverte av forandring med hensyn på tid.<ref>Hameyer, p.&nbsp;11, eq.&nbsp;2-13</ref> Den ideelle jernkjernen i en transformator oppfører seg lineært med tid for alle frekvenser.<ref name="Crosby (1958)" /><ref name="billings">{{Cite book| last=Billings| first=Keith| title=Switchmode Power Supply Handbook| publisher=McGraw-Hill| year=1999| isbn = 0-07-006719-8}}</ref> Fluks i en transformators jernkjerne oppfører seg ikke-lineært i forhold til magnetiseringsstrømmen om øyeblikksverdien av fluksen øker ut over det lineære området. Dette  resulterer i [[Metning (magnetisk)|magnetisk metning]] forbundet med stadig større magnetiseringsstrøm som til slutt fører til at transformatoren blir overopphetet. Metning oppstår ikke på grunn av at belastningen til transformatoren økes; som forklart over, vil resulterende magnetisk fluks være tilnærmet uforandret fra tomgang til belastning. Det som gir metning er lavere frekvens eller høyere påtrykke spenning. Ekvivalentskjemaet uttrykker også dette ved at strømmen gjennom magnetiseringsimpedansen er avhengig av spenning og frekvens (X<sub>m</sub>=ωL der X<sub>m</sub> er magnetiseringsreaktansen, ω er vinkelfrekvensen som er gitt av ω=2πf der f er frekvensen, lavere frekvens gir altså lavere X<sub>m</sub>).

EMS i en transformator ved en gitt flukstetthet øker med frekvensen.<ref name="Say (1984)" /> Ved å operere med høyere frekvenser kan transformatorer være fysisk mer kompakte fordi en gitt jernkjerne er i stand til å overføre mer effekt uten å komme i metning, dermed er det nødvendig med færre vindinger for å oppnå den samme impedansen. Imidlertid vil fenomener som økt tap i jernkjernen og [[strømfortregning]] i viklingene også øke med frekvensen. Fly og militært utstyr anvender 400&nbsp;Hz strømforsyning for å redusere jernkjernens volum og vekten av viklingene<ref>{{Cite web| title = 400 Hz Electrical Systems | work = Aerospaceweb.org | url = http://www.aerospaceweb.org/question/electronics/q0219.shtml | accessdate = 21. mai 2007}}</ref> Omvendt anvendes det for noen systemer for elektrisk jernbanedrift frekvenser som er lavere (for eksempel16&nbsp;2/3&nbsp;Hz og 25&nbsp;Hz) enn normal frekvens i strømforsyningen (50–60&nbsp;Hz). Årsaken til dette er historiske valg som hovedsakelig har å gjøre med begrensninger for tidlig elektriske ''traksjonsmotorer''. En ulempe med disse lave frekvensene for jernbanedrift er at lokomotivets transformatorer som brukes til å nedtransformere spenningen fra kontaktledningen (fra for eksempel 15&nbsp;kV) blir mye tyngre for en gitt ytelse.

Drift av en transformator med den spenningen den er konstruert for, men ved en høyere frekvens vil føre til redusert magnetiseringsstrøm. Omvendt vil magnetiseringsstrømmen øke ved en lavere frekvens. Drift av en transformator med annen frekvens enn det den er konstruert for krever vurdering av spenning, tap og avkjøling for å fastslå om sikker drift er mulig. For eksempel kan transformatorer være utstyrt med volt per hertz overeksitasjons [[Relevern|reléer]] for å beskytte transformatoren fra overspenning ved høyere frekvens enn merkefrekvens.

Et eksempel er transformatorer i traksjonsmateriell som brukes for [[flerstrømslokomotiver]] og høyhastighetstog som opererer på tvers av regioner og land med ulike elektriske standarder. Her må kraftelektronikkomformere og transformatorer imøtekomme ulike frekvenser og spenninger (som spenner fra 50&nbsp;Hz og 25&nbsp;kV ned til 16,7&nbsp;Hz og 15&nbsp;kV).

Store krafttransformatorer er sårbare for isolasjonsnedbryting i viklingene på grunn av transiente spenninger med høyfrekvente komponenter. Disse kan forårsakes ved koblinger i kraftnettet eller ved lynnedslag.<ref name="Gururaj (1963)">{{Cite journal| last=Gururaj| first=B.I.| title=Natural Frequencies of 3-Phase Transformer Windings| journal=IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems|volume=82| issue=66|date=juni 1963| pages=318–329| doi=10.1109/TPAS.1963.291359| url=http://ieeexplore.ieee.org/xpl/freeabs_all.jsp?isnumber=4072786&arnumber=4072800&count=25&index=12}}</ref> Egne overspenningsvern kan kobles til transformatorens termineringer for å beskytte transformatoren mot dette.