El transformador és un dispositiu que converteix la tensió CA, el corrent i la impedància. El principi de funcionament del transformador és que és un aparell elèctric estàtic fet pel principi d'inducció electromagnètica. N'hi ha moltes classificacions. Segons les seves funcions no comunes, es pot dividir en transformador de potència d'impulsos, transformador de freqüència intermèdia, transformador de disparador, transformador de blindatge, etc.
El transformador és un aparell elèctric que transfereix energia elèctrica o transmet senyals d'un circuit a un altre mitjançant el principi de la inducció electromagnètica. És un component important per a la transmissió d'energia elèctrica o la transmissió del senyal. El transformador és un dispositiu que converteix la tensió CA, el corrent i la impedància. Quan el corrent CA flueix per la bobina primària, el flux magnètic de CA es genera al nucli de ferro (o nucli magnètic), de manera que s'indueix tensió (o corrent) a la bobina secundària. El transformador consta de nucli de ferro (o nucli magnètic) i bobina. La bobina té dos o més bobinatges, dels quals el bobinat connectat a la font d'alimentació s'anomena bobina primària i els bobinats restants s'anomenen bobines secundàries.
1. Temperatura permesa
Quan el transformador està en funcionament, la seva bobina i el nucli de ferro generen pèrdues de coure i pèrdues de ferro. Aquestes pèrdues es converteixen en energia tèrmica, la qual cosa fa que augmenti la temperatura del nucli de ferro i de la bobina del transformador. Si la temperatura supera el valor permès durant molt de temps, l'aïllament perdrà gradualment la seva elasticitat mecànica i l'edat.
La temperatura de cada part del transformador és diferent durant el funcionament. La temperatura de la bobina és la més alta, seguida de la temperatura del nucli. La temperatura de l'oli aïllant és inferior a la de la bobina i el nucli. La temperatura superior de l'oli del transformador és més alta que la temperatura inferior de l'oli. La temperatura permesa durant el funcionament del transformador es comprova segons la temperatura superior de l'oli. Per a un transformador d'aïllament de classe A en funcionament normal, quan la temperatura de l'aire ambient és de fins a 40 graus, la temperatura límit de funcionament del bobinat del transformador és de 105 graus. Com que la temperatura del bobinatge és 10 graus superior a la temperatura de l'oli, per evitar el deteriorament de la qualitat de l'oli, s'estipula que la temperatura superior de l'oli del transformador no superi els 95 graus. En circumstàncies normals, per evitar que l'oli aïllant s'oxidi excessivament, la temperatura superior de l'oli no ha de superar els 85 graus. Per als transformadors que utilitzen refrigeració per aigua de circulació forçada d'oli i refrigeració per aire, la temperatura superior de l'oli no hauria de superar sovint els 75 graus. (El valor màxim permès de la temperatura superior de l'oli d'aquest transformador és de 80 graus)
II. Augment de temperatura admissible
Només controlar la temperatura superior de l'oli durant el funcionament del transformador no pot garantir el funcionament segur del transformador. També cal controlar la diferència de temperatura entre la temperatura superior de l'oli i l'aire de refrigeració, és a dir, l'augment de la temperatura. La diferència entre la temperatura del transformador i la temperatura de l'aire ambient s'anomena augment de temperatura del transformador. Per als transformadors d'aïllament de classe A, quan la temperatura màxima ambiental és de 40 graus, l'estàndard nacional estipula que l'augment de la temperatura del bobinat és de 65 graus i que la temperatura de l'oli superior es permet augmentar a 55 graus. Sempre que l'augment de la temperatura del transformador no superi el valor especificat, es pot garantir que el transformador funcioni amb seguretat dins de la vida útil especificada sota càrrega nominal. (El transformador pot funcionar contínuament durant 20 anys amb càrrega nominal durant el funcionament normal)
III. Capacitat raonable
En funcionament normal, la càrrega de potència que suporta el transformador hauria de ser al voltant del 75-90% de la capacitat nominal del transformador.
IV. Interval de corrent raonable
El corrent màxim desequilibrat de la baixa tensió del transformador no ha de superar el 25% del valor nominal; el rang permès de canvi de tensió d'alimentació del transformador és més o menys el 5% de la tensió nominal.
Si sobrepassa aquest rang, s'ha d'utilitzar l'interruptor d'aixeta per ajustar la tensió al rang especificat. (L'ajust s'ha de dur a terme durant l'interrupció de l'alimentació) La regulació de la tensió s'aconsegueix normalment canviant la posició de l'aixeta del bobinatge primari. El dispositiu que connecta i canvia la posició de l'aixeta s'anomena canviador, que ajusta la relació de transformació canviant el nombre de voltes del bobinat d'alta tensió del transformador. La baixa tensió no té cap efecte sobre el transformador en si, només redueix una mica de sortida, però té un impacte en l'equip elèctric; La tensió augmenta, el flux magnètic augmenta, la saturació del nucli de ferro, la pèrdua de nucli de ferro augmenta i la temperatura del transformador augmenta.
V. Sobrecàrrega
La sobrecàrrega es divideix en sobrecàrrega normal i sobrecàrrega accidental. La sobrecàrrega normal és causada per l'augment del consum d'energia de l'usuari en condicions normals d'alimentació. Augmentarà la temperatura del transformador, provocant que l'aïllament del transformador envelleixi més ràpidament i reduirà la seva vida útil. Per tant, generalment no es permet l'operació de sobrecàrrega. En casos especials, el transformador es pot sobrecarregar durant un curt període de temps, però no ha de superar el 30% de la càrrega nominal a l'hivern i el 15% de la càrrega nominal a l'estiu. A més, la capacitat de sobrecàrrega del transformador s'ha de determinar en funció de l'augment de temperatura del transformador i de les normatives del fabricant.
Quan es produeix un accident al sistema elèctric o a la subestació de l'usuari, per tal d'assegurar un subministrament continu d'alimentació als equips importants, es permet que el transformador funcioni amb sobrecàrrega durant un curt període de temps, és a dir, sobrecàrrega accidental. La sobrecàrrega accidental farà que la temperatura de la bobina superi el valor permès, de manera que l'aïllament envellirà més ràpidament que en condicions normals. No obstant això, la possibilitat de sobrecàrrega d'accident és petita i, en general, el transformador està sota càrrega, de manera que una sobrecàrrega curta danyarà l'aïllament del transformador. El temps i el múltiple de la sobrecàrrega d'accident s'han d'implementar segons les normatives del fabricant.