Трансформатори су најпрепознатљивија опрема у електроенергетским системима. Они су велики, препознатљиви, једноставни у принципу, али захтевају много одржавања, због чега изгледају много значајније од „каблова“. На дијаграму електроенергетске мреже, трансформатори су као чворови окоснице, док им друга опрема служи као везе.

Овај чланак ће представити компоненте, принципе, функције, класификацију и сценарије примене трансформатора.

1. Састав трансформатора

Трансформатор се углавном састоји од језгра и намотаја.

Језгро служи као путања магнетног кола трансформатора, док су намотаји део електричног кола, направљен намотавањем одређеног броја намотаја емајл{0}}обложене жице.

Онај који је повезан са извором напајања назива се примарни намотај, познат и као примарни калем. Онај који је повезан са оптерећењем назива се секундарни намотај, познат и као секундарни намотај, или секундарни бочни намотај.

Основни облици структура језгра су тип језгра у облику срца{0}} и тип љуске.

• Трансформатор са језгром{0}}у облику срца

Стубови трансформатора{0}}типа језгра су окружени намотајима. Једноставно речено, намотаји окружују језгро, чинећи структуру релативно једноставном и лакшом за склапање и изолацију, због чега трансформатори често користе структуру типа језгра-.

• Схелл{0}}трансформатор

У трансформатору{0}}оклопног типа, језгро окружује намотај. Трансформатори типа - имају високу механичку чврстоћу и избочене углове, али њихов производни процес је сложен и захтева више материјала. Обично се користе само у нисконапонским, високострујним трансформаторима-или трансформаторима малог-капацитета.

2.Основни принцип рада трансформатора

Трансформатор ради на принципу електромагнетне индукције.

Када је на оба краја примарног намотаја прикључено одговарајуће напајање наизменичном струјом, под дејством напона напајања у₁, наизменична струја и₀ тече кроз примарни намотај, стварајући магнетомоторну силу у примарном намотају. Ово побуђује наизменични магнетни флукс ϕ у језгру. Овај наизменични флукс ϕ повезује и примарни и секундарни намотај. Према закону електромагнетне индукције, индуковане електромоторне силе е₁и е₂генеришу се у примарном и секундарном намотају, респективно. Под утицајем индуковане електромоторне силе е₂, секундарни намотај може напајати оптерећење, постижући пренос енергије.

Однос индукованих електромоторних сила у примарном и секундарном намотају једнак је односу броја завоја у примарном и секундарном намотају. Величина индуковане електромоторне силе е₁на примарној страни је близу примењеног напона у₁на примарној страни, док је величина индуковане електромоторне силе е₂на секундарној страни је близу излазног напона у₂на секундарној страни.

Стога, једноставном променом броја завоја у примарном или секундарном намотају једном или двапут, излазни напон у₂може се подесити. Ово је основни принцип рада трансформатора, који користи принцип електромагнетне индукције за претварање извора напајања наизменичном струјом једног нивоа напона у извор наизменичне струје исте фреквенције али различитог напонског нивоа.

2.Основне функције трансформатора

Основне функције трансформатора укључују конверзију напона, конверзију струје, конверзију импедансе, изолацију и регулацију напона.

Трансформација напона: Трансформатори могу повећати или смањити напон наизменичне струје да би задовољили различите потребе за електричном енергијом. На пример, трансформатор за повећање{1}}навише се користи за повећање напона из електране како би се смањио губитак енергије током преноса, док се трансформатор за степен{2}}наниже користи за снижавање високог напона на безбедан напон коришћења.

Трансформација струје: Променом напона, трансформатор такође мења струју. По закону одржања снаге, када се напон повећа, струја се смањује, и обрнуто. Ова карактеристика чини трансформаторе веома важним у преносу енергије, јер могу ефикасно управљати струјним оптерећењима.

Трансформација импедансе: Трансформатори могу променити импедансу кола, чинећи га погоднијим за различите услове оптерећења. Ово је посебно важно за аудио опрему и друге електронске уређаје, јер може побољшати ефикасност преноса сигнала.

Изолација: Трансформатори могу обезбедити електричну изолацију, штитећи безбедност опреме и корисника. Ова изолација може да спречи да високи напон оштети нисконапонску-опрему, обезбеђујући безбедан рад опреме.

Регулација напона: Одређени типови трансформатора (као што су реактори са засићењем) могу се користити за регулацију напона, помажући у одржавању стабилности напона и осигуравајући поузданост и стабилност електроенергетског система.

4.Класификација трансформатора

4.1 Класификовано према капацитету

• Мали трансформатор: напон испод 10КВ, капацитет између 1 и 500КВА.

• Мали и средњи{0}}трансформатори: напон од 35 кВ и нижи, капацитета од 630 до 6300 кВА.

• Велики трансформатори: напон од 110 кВ и нижи, снаге између 8000 и 63000 кВА.

4.2 Класификовано према употреби

• Енергетски трансформатор: Користи се за појачавање, спуштање, дистрибуцију и међусобно повезивање у системима за пренос и дистрибуцију енергије, или се посебно користи као трансформатори за електране и подстанице.

• Мерни трансформатори: као што су напонски и струјни трансформатори, који се користе за мерне инструменте и уређаје за релејну заштиту.

• Енергетски трансформатор: користи се за контролно напајање, осветљење и индикаторе опште механичке опреме.

• Електронски трансформатор: користи се у електронским колима као што су прекидачи{0}}напајања, аудио, импулсно и импедансно усклађивање.

• Тест трансформатор: способан да генерише висок напон за спровођење високо-напонских тестова на електричној опреми.

• Специјални трансформатори: као што су трансформатори електричних пећи, исправљачки трансформатори, трансформатори за регулацију напона итд.

4.3 Класификовано по броју фаза намотаја трансформатора

• Једнофазни-трансформатор: користи се за једнофазно-оптерећење и тро-фазне групе трансформатора.

• Тро-трофазни трансформатор: Користи се за повећање или смањење напона у тро-фазним системима.

4.4 Класификовано методом хлађења трансформатора

• Трансформатор сувог-типа: Хлађен конвекцијом ваздуха, обично се користи за трансформаторе малог-капацитета као што су локално осветљење и електронска кола.

• Уљни-трансформатор: Трансформатор који користи трансформаторско уље као изолациони и расхладни медијум, са језгром и намотајима потпуно уроњеним у изолационо уље.

4.5 Класификовано према врсти прикључка намотаја трансформатора

• Трансформатор са{0}}двоструким намотајем: Користи се за повезивање два нивоа напона у систему напајања.

• Трансформатор са три{0}}намотаја: Обично се користи у регионалним подстаницама електроенергетског система за повезивање три нивоа напона.

• Аутотрансформатор: Примарни и секундарни намотаји су комбиновани у један, који се користе за повезивање енергетских система различитих напона. Такође може да се користи као обичан трансформатор-навише или{2}}ниже.

4.6 Класификовано према радној фреквенцији трансформатора

• Трансформатор фреквенције снаге: његова радна фреквенција је 50Хз или 60Хз.
• Трансформатор средње фреквенције: његова радна фреквенција је 400–1000Хз.
• Аудио фреквенцијски трансформатор: његова радна фреквенција је 20Хз–20кХз.

• Суперсонични фреквентни трансформатор: Његова радна фреквенција је изнад 20 кХз, углавном не прелази 100 кХз.

• Високо{0}}Трансформатор високе фреквенције: Трансформатор са радном фреквенцијом у распону од 20 Хз до преко 100 кХз.

5. Сценарији примене трансформатора

5.1 Систем напајања

• Електране: Трансформатори се користе за повећање напона који генерише генератор за пренос у електричну мрежу, омогућавајући{0}}пренос електричне енергије на велике удаљености.

• Подстанице: У подстаницама трансформатори претварају-електричну енергију високог напона у нисконапонску-електричну енергију да би задовољили потребе различите електричне опреме. Истовремено, трансформатори могу обављати и функције као што су компензација реактивне снаге и подешавање напона, осигуравајући стабилан рад електроенергетског система.

• Преносни водови: У далеководима се трансформатори користе за повећање напона да би се смањио губитак енергије, постижући ефикасан{0}}пренос електричне енергије на велике удаљености.

5.2 Цивилни сектор

• Електрична енергија за домаћинство: Енергетски трансформатори претварају електричну енергију високог{0}}напона у електричну енергију ниског напона-прикладну за кућну употребу, обезбеђујући нормалну потрошњу електричне енергије за становнике.

• Пуњење батерија: Било да се ради о лаптопу, телефону или електричном возилу, ови уређаји захтевају батерије за рад, а за пуњење батерија је потребан трансформатор. Главна функција трансформатора је да регулише напон и спречи да струје цурења или ударне струје пролазе кроз уређаје.

5.3 Комуникационо поље

Комуникациони трансформатори се користе у круговима телефонских терминала и производима магистралних линија за регулисање квалитета и стања комуникационих кола. Поред тога, комуникациони трансформатори се широко користе у кабловским модемима, мрежним картицама, чвориштима, кДСЛ опреми за широкопојасну комуникацију, прекидачима, оптичким примопредајницима, рутерима, уграђеним системима и ВоИП мрежним комуникационим уређајима.

5.4 Друге посебне апликације

• Аудио опрема: Аудио трансформатори се обично користе за обезбеђивање изолације за сигнале који теку кроз коло и помажу у усклађивању вредности импедансе извора и оптерећења. Они такође могу елиминисати нежељене или бучне сигнале и филтрирати улазни сигнал. Ови типови трансформатора су посебно дизајнирани за руковање сигналима унутар звучног опсега, односно сигналима са фреквенцијама између 20Хз и 20кХз.

• Мерни инструменти: Мерила струје, напона и разни други мерни алати и уређаји обично користе трансформаторе за општи рад. На пример, мерни струјни трансформатори обезбеђују неопходну сигурност за коло тако што изолују мерни уређај од остатка кола и потискују или спуштају велике струје до оптималних вредности пре него што их доведу до амперметра.

• Исправљање: Исправљачки трансформатори могу да конвертују наизменичну струју у једносмерну, са апликацијама које укључују контролу мотора, рударство, електричне пећи, лабораторије за истраживање и развој, високо{0}}напонски пренос једносмерне струје и још много тога.