Transformator je uređaj koji pretvara izmjenični napon, struju i impedanciju. Princip rada transformatora je da je to statički električni uređaj napravljen na principu elektromagnetske indukcije. Postoje mnoge njegove klasifikacije. Prema svojim neuobičajenim funkcijama, može se podijeliti na pulsni energetski transformator, međufrekventni transformator, okidački transformator, zaštitni transformator itd.
Transformator je električni uređaj koji prenosi električnu energiju ili signale iz jednog kruga u drugi pomoću principa elektromagnetske indukcije. Važna je komponenta za prijenos električne energije ili prijenos signala. Transformator je uređaj koji pretvara izmjenični napon, struju i impedanciju. Kada izmjenična struja teče kroz primarnu zavojnicu, izmjenični magnetski tok se stvara u željeznoj jezgri (ili magnetskoj jezgri), tako da se napon (ili struja) inducira u sekundarnoj zavojnici. Transformator se sastoji od željezne jezgre (ili magnetske jezgre) i svitka. Zavojnica ima dva ili više namota, od kojih se namot spojen na napajanje naziva primarnim, a ostali namoti sekundarnim.
1. Dopuštena temperatura
Kada transformator radi, njegova zavojnica i željezna jezgra stvaraju gubitak bakra i gubitak željeza. Ti se gubici pretvaraju u toplinsku energiju, što uzrokuje porast temperature željezne jezgre i svitka transformatora. Ako temperatura dulje vrijeme prelazi dopuštenu vrijednost, izolacija će postupno gubiti mehaničku elastičnost i stariti.
Temperatura svakog dijela transformatora je različita tijekom rada. Temperatura svitka je najviša, a zatim temperatura jezgre. Temperatura izolacijskog ulja niža je od temperature zavojnice i jezgre. Gornja temperatura ulja transformatora viša je od donje temperature ulja. Dopuštena temperatura tijekom rada transformatora provjerava se prema gornjoj temperaturi ulja. Za izolacijski transformator klase A u normalnom radu, kada je temperatura okolnog zraka do 40 stupnjeva, granična radna temperatura namota transformatora je 105 stupnjeva. Budući da je temperatura namota 10 stupnjeva viša od temperature ulja, kako bi se spriječilo pogoršanje kvalitete ulja, propisano je da gornja temperatura ulja transformatora ne prelazi 95 stupnjeva. Pod normalnim okolnostima, kako bi se spriječilo prekomjerno oksidiranje izolacijskog ulja, gornja temperatura ulja ne bi trebala prelaziti 85 stupnjeva. Za transformatore koji koriste vodeno hlađenje s prisilnom cirkulacijom ulja i zračno hlađenje, gornja temperatura ulja ne smije često prelaziti 75 stupnjeva. (Maksimalna dopuštena vrijednost gornje temperature ulja ovog transformatora je 80 stupnjeva)
II. Dopušteni porast temperature
Samo praćenje gornje temperature ulja tijekom rada transformatora ne može jamčiti siguran rad transformatora. Također je potrebno pratiti temperaturnu razliku između gornje temperature ulja i rashladnog zraka - odnosno porast temperature. Razlika između temperature transformatora i temperature okolnog zraka naziva se porastom temperature transformatora. Za izolacijske transformatore klase A, kada je maksimalna temperatura okoline 40 stupnjeva, nacionalni standard propisuje da porast temperature namota bude 65 stupnjeva, a gornja temperatura ulja smije porasti do 55 stupnjeva. Sve dok porast temperature transformatora ne prijeđe specificiranu vrijednost, može se zajamčiti siguran rad transformatora unutar specificiranog radnog vijeka pod nazivnim opterećenjem. (Transformator može raditi neprekidno 20 godina s nazivnim opterećenjem tijekom normalnog rada)
III. Razuman kapacitet
U normalnom radu, opterećenje koje transformator nosi treba biti oko 75-90% nazivnog kapaciteta transformatora.
IV. Razuman raspon struje
Maksimalna neuravnotežena struja niskog napona transformatora ne smije premašiti 25% nazivne vrijednosti; dopušteni raspon promjene napona napajanja transformatora je plus ili minus 5% od nazivnog napona.
Ako prelazi ovaj raspon, treba upotrijebiti prekidač za podešavanje napona na navedeni raspon. (Podešavanje treba provesti tijekom nestanka struje) Regulacija napona obično se postiže promjenom položaja odvojka primarnog namota. Uređaj koji povezuje i prebacuje položaj odvoda naziva se mjenjač odvoda, koji podešava omjer transformacije promjenom broja zavoja visokonaponskog namota transformatora. Nizak napon nema utjecaja na sam transformator, samo smanjuje dio snage, ali ima utjecaja na električnu opremu; povećava se napon, povećava se magnetski tok, povećava se zasićenost željezne jezgre, povećava se gubitak željezne jezgre i povećava se temperatura transformatora.
V. Preopterećenje
Preopterećenje se dijeli na normalno preopterećenje i nezgodno preopterećenje. Normalno preopterećenje uzrokovano je povećanom potrošnjom energije korisnika u normalnim uvjetima napajanja. To će povećati temperaturu transformatora, što će uzrokovati brže starenje izolacije transformatora i smanjiti njegov radni vijek. Stoga rad preopterećenja općenito nije dopušten. U posebnim slučajevima transformator može biti kratkotrajno preopterećen, ali ne smije prelaziti 30% nazivnog opterećenja zimi i 15% nazivnog opterećenja ljeti. Osim toga, sposobnost preopterećenja transformatora treba odrediti na temelju porasta temperature transformatora i propisa proizvođača.
Kada se dogodi havarija u elektroenergetskom sustavu ili trafostanici korisnika, kako bi se osiguralo kontinuirano napajanje važne opreme, transformatoru se dopušta kratkotrajni rad pod preopterećenjem, odnosno akcidentno preopterećenje. Slučajno preopterećenje uzrokovat će da temperatura svitka premaši dopuštenu vrijednost, pa će izolacija stariti brže nego u normalnim uvjetima. Međutim, vjerojatnost nesretnog preopterećenja je mala, a općenito je transformator podopterećen, pa će kratko preopterećenje oštetiti izolaciju transformatora. Vrijeme i višestruko preopterećenje u slučaju nesreće treba provesti prema propisima proizvođača.