Il trasformatore è un dispositivo che converte tensione, corrente e impedenza CA. Il principio di funzionamento del trasformatore è che si tratta di un apparecchio elettrico statico realizzato secondo il principio dell'induzione elettromagnetica. Ne esistono molte classificazioni. In base alle sue funzioni non comuni, può essere suddiviso in trasformatore di potenza a impulsi, trasformatore di frequenza intermedia, trasformatore di attivazione, trasformatore di schermatura, ecc.
Il trasformatore è un apparecchio elettrico che trasferisce energia elettrica o trasmette segnali da un circuito a un altro circuito utilizzando il principio dell'induzione elettromagnetica. È un componente importante per la trasmissione di energia elettrica o la trasmissione del segnale. Il trasformatore è un dispositivo che converte tensione, corrente e impedenza CA. Quando la corrente CA scorre attraverso la bobina primaria, viene generato un flusso magnetico CA nel nucleo di ferro (o nucleo magnetico), in modo che la tensione (o corrente) venga indotta nella bobina secondaria. Il trasformatore è costituito da un nucleo di ferro (o nucleo magnetico) e da una bobina. La bobina ha due o più avvolgimenti, di cui l'avvolgimento collegato all'alimentazione è chiamato bobina primaria, e gli avvolgimenti rimanenti sono chiamati bobine secondarie.
1. Temperatura consentita
Quando il trasformatore è in funzione, la sua bobina e il nucleo di ferro generano perdite di rame e ferro. Queste perdite vengono convertite in energia termica, che fa aumentare la temperatura del nucleo di ferro e della bobina del trasformatore. Se la temperatura supera per lungo tempo il valore consentito, l'isolamento perderà gradualmente la sua elasticità meccanica e invecchierà.
La temperatura di ciascuna parte del trasformatore è diversa durante il funzionamento. La temperatura della bobina è la più alta, seguita dalla temperatura del nucleo. La temperatura dell'olio isolante è inferiore a quella della bobina e del nucleo. La temperatura dell'olio superiore del trasformatore è superiore alla temperatura dell'olio inferiore. La temperatura consentita durante il funzionamento del trasformatore viene controllata in base alla temperatura superiore dell'olio. Per un trasformatore di isolamento di Classe A in funzionamento normale, quando la temperatura dell'aria ambiente è fino a 40 gradi, la temperatura operativa limite dell'avvolgimento del trasformatore è di 105 gradi. Poiché la temperatura dell'avvolgimento è di 10 gradi superiore alla temperatura dell'olio, per evitare il deterioramento della qualità dell'olio, la temperatura superiore dell'olio del trasformatore non deve superare i 95 gradi. In circostanze normali, per evitare un'eccessiva ossidazione dell'olio isolante, la temperatura superiore dell'olio non deve superare gli 85 gradi. Per i trasformatori che utilizzano il raffreddamento ad acqua a circolazione forzata dell'olio e il raffreddamento ad aria, la temperatura superiore dell'olio non deve spesso superare i 75 gradi. (Il valore massimo consentito della temperatura dell'olio superiore di questo trasformatore è di 80 gradi)
II. Aumento della temperatura consentito
Il solo monitoraggio della temperatura superiore dell'olio durante il funzionamento del trasformatore non può garantire il funzionamento sicuro del trasformatore. È inoltre necessario monitorare la differenza di temperatura tra la temperatura superiore dell'olio e l'aria di raffreddamento, ovvero l'aumento della temperatura. La differenza tra la temperatura del trasformatore e la temperatura dell'aria ambiente è chiamata aumento della temperatura del trasformatore. Per i trasformatori di isolamento di Classe A, quando la temperatura ambiente massima è di 40 gradi, la norma nazionale prevede che l'aumento della temperatura dell'avvolgimento sia di 65 gradi e che la temperatura superiore dell'olio possa salire fino a 55 gradi. Finché l'aumento della temperatura del trasformatore non supera il valore specificato, si può garantire che il trasformatore funzioni in sicurezza entro la vita operativa specificata con carico nominale. (Il trasformatore può funzionare ininterrottamente per 20 anni con carico nominale durante il normale funzionamento)
III. Capacità ragionevole
Nel funzionamento normale, il carico di alimentazione sostenuto dal trasformatore dovrebbe essere pari a circa il 75-90% della capacità nominale del trasformatore.
IV. Intervallo di corrente ragionevole
La corrente massima sbilanciata della bassa tensione del trasformatore non deve superare il 25% del valore nominale; l'intervallo consentito di variazione della tensione di alimentazione del trasformatore è più o meno il 5% della tensione nominale.
Se supera questo intervallo, è necessario utilizzare l'interruttore a presa per regolare la tensione sull'intervallo specificato. (La regolazione deve essere eseguita durante l'interruzione di corrente) La regolazione della tensione si ottiene solitamente modificando la posizione della presa dell'avvolgimento primario. Il dispositivo che collega e commuta la posizione della presa è chiamato commutatore di presa, che regola il rapporto di trasformazione modificando il numero di spire dell'avvolgimento ad alta tensione del trasformatore. La bassa tensione non ha alcun effetto sul trasformatore stesso, riduce solo parte della potenza, ma ha un impatto sulle apparecchiature elettriche; aumenti di tensione, aumenti di flusso magnetico, saturazione del nucleo di ferro, aumenti di perdita del nucleo di ferro e aumenti di temperatura del trasformatore.
V. Sovraccarico
Il sovraccarico si divide in sovraccarico normale e sovraccarico accidentale. Il normale sovraccarico è causato dall'aumento del consumo energetico dell'utente in normali condizioni di alimentazione. Aumenterà la temperatura del trasformatore, provocando un invecchiamento più rapido dell'isolamento del trasformatore e riducendone la durata. Pertanto, il funzionamento in sovraccarico generalmente non è consentito. In casi particolari il trasformatore può essere sovraccaricato per un breve periodo di tempo, ma non deve superare il 30% del carico nominale in inverno e il 15% del carico nominale in estate. Inoltre, la capacità di sovraccarico del trasformatore dovrebbe essere determinata in base all'aumento della temperatura del trasformatore e alle norme del produttore.
Quando si verifica un incidente nel sistema di alimentazione o nella sottostazione utente, al fine di garantire l'alimentazione continua ad apparecchiature importanti, il trasformatore può funzionare in sovraccarico per un breve periodo di tempo, ovvero sovraccarico accidentale. Un sovraccarico accidentale farà sì che la temperatura della bobina superi il valore consentito, quindi l'isolamento invecchierà più velocemente rispetto alle condizioni normali. Tuttavia, la possibilità di un sovraccarico accidentale è ridotta e, in generale, il trasformatore è sottocarico, quindi un breve sovraccarico danneggerà l'isolamento del trasformatore. Il tempo e il multiplo del sovraccarico accidentale devono essere implementati secondo le normative del produttore.