Transformator je naprava, ki pretvarja izmenično napetost, tok in impedanco. Načelo delovanja transformatorja je, da je statična električna naprava, izdelana po principu elektromagnetne indukcije. Obstaja veliko njegovih klasifikacij. Glede na svoje neobičajne funkcije ga lahko razdelimo na impulzne močnostne transformatorje, vmesne frekvenčne transformatorje, sprožilne transformatorje, zaščitne transformatorje itd.
Transformator je električna naprava, ki prenaša električno energijo ali prenaša signale iz enega tokokroga v drugi tokokrog po principu elektromagnetne indukcije. Je pomembna komponenta za prenos električne energije ali prenos signala. Transformator je naprava, ki pretvarja izmenično napetost, tok in impedanco. Ko izmenični tok teče skozi primarno tuljavo, se v železnem jedru (ali magnetnem jedru) ustvari izmenični magnetni tok, tako da se napetost (ali tok) inducira v sekundarni tuljavi. Transformator je sestavljen iz železnega jedra (ali magnetnega jedra) in tuljave. Tuljava ima dve ali več navitij, od katerih se navitje, priključeno na napajanje, imenuje primarna tuljava, preostala navitja pa sekundarna tuljava.
1. Dovoljena temperatura
Ko transformator deluje, njegova tuljava in železno jedro povzročata izgubo bakra in izgube železa. Te izgube se pretvorijo v toplotno energijo, ki povzroči dvig temperature železnega jedra in tuljave transformatorja. Če temperatura dalj časa presega dovoljeno vrednost, bo izolacija postopoma izgubljala mehansko elastičnost in se starala.
Temperatura vsakega dela transformatorja je med delovanjem drugačna. Temperatura tuljave je najvišja, sledi ji temperatura jedra. Temperatura izolacijskega olja je nižja od temperature tuljave in jedra. Zgornja temperatura olja transformatorja je višja od spodnje temperature olja. Dovoljena temperatura med delovanjem transformatorja se preverja glede na zgornjo temperaturo olja. Za izolacijski transformator razreda A pri normalnem delovanju, ko je temperatura okoljskega zraka do 40 stopinj, je mejna delovna temperatura navitja transformatorja 105 stopinj. Ker je temperatura navitja 10 stopinj višja od temperature olja, je za preprečitev poslabšanja kakovosti olja določeno, da zgornja temperatura olja transformatorja ne presega 95 stopinj. V normalnih okoliščinah, da bi preprečili prekomerno oksidacijo izolacijskega olja, zgornja temperatura olja ne sme preseči 85 stopinj. Pri transformatorjih, ki uporabljajo vodno hlajenje s prisilnim kroženjem olja in zračno hlajenje, zgornja temperatura olja pogosto ne sme preseči 75 stopinj. (Največja dovoljena vrednost zgornje temperature olja tega transformatorja je 80 stopinj)
II. Dovoljen dvig temperature
Samo spremljanje zgornje temperature olja med delovanjem transformatorja ne more zagotoviti varnega delovanja transformatorja. Prav tako je treba spremljati temperaturno razliko med zgornjo temperaturo olja in hladilnim zrakom - to je dvig temperature. Razlika med temperaturo transformatorja in temperaturo okoliškega zraka se imenuje dvig temperature transformatorja. Za izolacijske transformatorje razreda A, ko je najvišja temperatura okolja 40 stopinj, nacionalni standard določa, da je dvig temperature navitja 65 stopinj, zgornja temperatura olja pa se lahko dvigne na 55 stopinj. Dokler dvig temperature transformatorja ne preseže navedene vrednosti, je mogoče zagotoviti varno delovanje transformatorja v navedeni življenjski dobi pri nazivni obremenitvi. (Transformator lahko deluje neprekinjeno 20 let z nazivno obremenitvijo med normalnim delovanjem)
III. Razumna zmogljivost
Pri normalnem delovanju mora biti močnostna obremenitev transformatorja okoli 75-90 % nazivne zmogljivosti transformatorja.
IV. Razumno območje toka
Največji neuravnoteženi tok nizke napetosti transformatorja ne sme presegati 25 % nazivne vrednosti; dovoljeno območje spremembe napajalne napetosti transformatorja je plus ali minus 5% nazivne napetosti.
Če preseže to območje, je treba uporabiti stikalo za pipo, da nastavite napetost na navedeno območje. (Prilagoditev je treba izvesti med izpadom električne energije) Regulacija napetosti se običajno doseže s spremembo položaja odcepa primarnega navitja. Naprava, ki povezuje in preklaplja položaj odcepa, se imenuje preklopnik, ki prilagaja razmerje transformacije s spreminjanjem števila obratov visokonapetostnega navitja transformatorja. Nizka napetost ne vpliva na sam transformator, le zmanjša moč, vendar vpliva na električno opremo; napetost se poveča, magnetni pretok se poveča, nasičenost železnega jedra, izguba železnega jedra se poveča in temperatura transformatorja se poveča.
V. Preobremenitev
Preobremenitve delimo na običajne preobremenitve in nezgodne preobremenitve. Običajna preobremenitev je posledica povečane porabe energije uporabnika v normalnih pogojih napajanja. To bo povečalo temperaturo transformatorja, kar bo povzročilo hitrejše staranje izolacije transformatorja in skrajšanje njegove življenjske dobe. Zato preobremenitveno delovanje na splošno ni dovoljeno. V posebnih primerih je lahko transformator kratkotrajno preobremenjen, vendar pozimi ne sme presegati 30 % nazivne obremenitve, poleti pa 15 % nazivne obremenitve. Poleg tega je treba preobremenitveno zmogljivost transformatorja določiti na podlagi dviga temperature transformatorja in predpisov proizvajalca.
Ko pride do nesreče v elektroenergetskem sistemu ali uporabniški transformatorski postaji, je za zagotovitev neprekinjenega napajanja pomembne opreme dovoljeno, da transformator za kratek čas deluje pod preobremenitvijo, to je nezgodna preobremenitev. Nezgodna preobremenitev bo povzročila, da bo temperatura tuljave presegla dovoljeno vrednost, zato se bo izolacija starala hitreje kot v normalnih pogojih. Vendar pa je možnost nesrečne preobremenitve majhna in na splošno je transformator premalo obremenjen, zato bo kratka preobremenitev poškodovala izolacijo transformatorja. Čas in večkratnik preobremenitve zaradi nesreče je treba izvesti v skladu s predpisi proizvajalca.