Ein Spartransformator hat eine einzige Wicklung mit zwei Endklemmen und einer oder mehreren Klemmen an Zwischenabgriffspunkten. Er ist ein Transformator, bei dem die Primär- und die Sekundärspule einen Teil ihrer Windungen gemeinsam haben. Der Teil der Wicklung, der sowohl von der Primär- als auch von der Sekundärspule gemeinsam genutzt wird, kann als „gemeinsamer Abschnitt“ bezeichnet werden und wird dies auch häufig. Der Teil der Wicklung, der nicht von der Primär- und der Sekundärspule gemeinsam genutzt wird, kann als „Serienabschnitt“ bezeichnet werden, was auch häufig der Fall ist. Die Primärspannung wird an zwei der Klemmen angelegt. Die Sekundärspannung wird an zwei Klemmen entnommen, von denen eine Klemme in der Regel mit einer Primärspannungsklemme gemeinsam ist.
Da die Spannung pro Windung in beiden Wicklungen gleich ist, entwickelt jede eine Spannung im Verhältnis zu ihrer Windungszahl. Bei einem Spartransformator fließt ein Teil des Ausgangsstroms direkt vom Eingang zum Ausgang (durch den Serienteil), und nur ein Teil wird induktiv übertragen (durch den gemeinsamen Teil), wodurch ein kleinerer, leichterer und billigerer Kern verwendet werden kann und nur eine einzige Wicklung erforderlich ist. Das Spannungs- und Stromverhältnis von Spartransformatoren kann jedoch genauso formuliert werden wie das anderer Zweiwicklungstransformatoren:
V 1 V 2 = N 1 N 2 = a {\displaystyle {\frac {V_{1}}{V_{2}}}={\frac {N_{1}}{N_{2}}}=a}
(0<V2<V1)
Die Amperewindungen, die der Serienteil der Wicklung liefert:
F S = ( N 1 – N 2 ) I 1 = ( 1 – 1 a ) N 1 I 1 {\displaystyle F_{S}=(N_{1}-N_{2})I_{1}=\left(1-{\frac {1}{a}}\right)N_{1}I_{1}}
Die vom gemeinsamen Teil der Wicklung gelieferten Amperewindungen:
F C = N 2 ( I 2 – I 1 ) = N 1 a ( I 2 – I 1 ) {\displaystyle F_{C}=N_{2}(I_{2}-I_{1})={\frac {N_{1}}{a}}(I_{2}-I_{1})}
Für die Ampere-Wende-Bilanz, FS = FC:
( 1 – 1 a ) N 1 I 1 = N 1 a ( I 2 – I 1 ) {\displaystyle \left(1-{\frac {1}{a}}\right)N_{1}I_{1}={\frac {N_{1}}{a}}(I_{2}-I_{1})}
Daher:
I 1 I 2 = 1 a {\displaystyle {\frac {I_{1}}{I_{2}}}={\frac {1}{a}}}
Ein Ende der Wicklung ist normalerweise sowohl mit der Spannungsquelle als auch mit der elektrischen Last verbunden. Das andere Ende der Spannungsquelle und der Last wird an Anzapfungen entlang der Wicklung angeschlossen. Unterschiedliche Anzapfungen an der Wicklung entsprechen unterschiedlichen Spannungen, gemessen vom gemeinsamen Ende. Bei einem Abwärtstransformator ist die Quelle in der Regel über die gesamte Wicklung angeschlossen, während die Last durch eine Anzapfung nur über einen Teil der Wicklung angeschlossen ist. Bei einem Aufwärtstransformator hingegen ist die Last über die gesamte Wicklung angeschlossen, während die Quelle über eine Anzapfung über einen Teil der Wicklung angeschlossen ist. Bei einem Aufwärtstransformator sind die Indizes in den obigen Gleichungen umgekehrt, wobei in diesem Fall N2 und V2 größer sind als N1 bzw. V1.
Wie bei einem Zweiwicklungstransformator ist das Verhältnis zwischen Sekundär- und Primärspannungen gleich dem Verhältnis der Anzahl der Windungen der Wicklung, an die sie angeschlossen sind. Wird beispielsweise die Last zwischen der Mitte der Wicklung und dem gemeinsamen Ende der Wicklung des Spartransformators angeschlossen, so beträgt die Ausgangsspannung der Last 50 % der Primärspannung. Je nach Anwendung kann der Teil der Wicklung, der nur für den Teil mit höherer Spannung (niedrigerem Strom) verwendet wird, mit einem Draht geringerer Stärke gewickelt werden, obwohl die gesamte Wicklung direkt angeschlossen ist.
Wenn eine der mittleren Anzapfungen für die Masse verwendet wird, kann der Spartransformator als Balun verwendet werden, um eine symmetrische Leitung (die mit den beiden Endanzapfungen verbunden ist) in eine unsymmetrische Leitung (die Seite mit der Masse) umzuwandeln.