A transzformátor egy olyan eszköz, amely átalakítja az AC feszültséget, áramot és impedanciát. A transzformátor működési elve az, hogy elektromágneses indukció elvén készült statikus elektromos készülék. Ennek számos osztályozása létezik. Nem elterjedt funkciói szerint impulzusteljesítmény-transzformátorra, köztes frekvenciaváltóra, trigger transzformátorra, árnyékoló transzformátorra stb.
A transzformátor olyan elektromos készülék, amely az elektromágneses indukció elve alapján elektromos energiát ad át vagy jeleket továbbít egyik áramkörből a másik áramkörbe. Fontos eleme az elektromos energiaátvitelnek vagy jelátvitelnek. A transzformátor egy olyan eszköz, amely átalakítja az AC feszültséget, áramot és impedanciát. Amikor a váltakozó áram átfolyik a primer tekercsen, váltakozó áramú mágneses fluxus keletkezik a vasmagban (vagy mágneses magban), így a szekunder tekercsben feszültség (vagy áram) indukálódik. A transzformátor vasmagból (vagy mágneses magból) és tekercsből áll. A tekercs két vagy több tekercsből áll, amelyek közül a tápegységhez csatlakoztatott tekercset primer tekercsnek, a többi tekercset szekunder tekercsnek nevezzük.
1. Megengedett hőmérséklet
Amikor a transzformátor működik, a tekercs és a vasmag réz- és vasveszteséget okoz. Ezek a veszteségek hőenergiává alakulnak, ami a transzformátor vasmagjának és tekercsének hőmérsékletének emelkedését okozza. Ha a hőmérséklet hosszú ideig meghaladja a megengedett értéket, a szigetelés fokozatosan elveszíti mechanikai rugalmasságát és öregedését.
A transzformátor egyes részeinek hőmérséklete működés közben eltérő. A tekercs hőmérséklete a legmagasabb, ezt követi a mag hőmérséklete. A szigetelőolaj hőmérséklete alacsonyabb, mint a tekercs és a mag hőmérséklete. A transzformátor felső olajhőmérséklete magasabb, mint az alsó olajhőmérséklet. A transzformátor működése során megengedett hőmérsékletet a felső olajhőmérséklet alapján ellenőrzik. Az A osztályú szigetelésű transzformátor normál üzemben, amikor a környezeti levegő hőmérséklete legfeljebb 40 fok, a transzformátor tekercsének határértéke 105 fok. Mivel a tekercs hőmérséklete 10 fokkal magasabb, mint az olaj hőmérséklete, az olajminőség romlásának megelőzése érdekében a transzformátor felső olajhőmérséklete nem haladhatja meg a 95 fokot. Normál körülmények között a szigetelőolaj túlzott oxidációjának megelőzése érdekében az olaj felső hőmérséklete nem haladhatja meg a 85 fokot. A kényszerített olajkeringtetésű vízhűtést és léghűtést alkalmazó transzformátorok esetében a felső olajhőmérséklet gyakran nem haladhatja meg a 75 fokot. (Ennek a transzformátornak a felső olajhőmérséklet megengedett legnagyobb értéke 80 fok)
II. Megengedett hőmérséklet-emelkedés
Csak a felső olajhőmérséklet figyelése a transzformátor működése közben nem garantálja a transzformátor biztonságos működését. Figyelemmel kell kísérni a felső olajhőmérséklet és a hűtőlevegő közötti hőmérséklet-különbséget - vagyis a hőmérséklet-emelkedést. A transzformátor hőmérséklete és a környezeti levegő hőmérséklete közötti különbséget transzformátor hőmérséklet-emelkedésnek nevezzük. Az A osztályú szigetelőtranszformátorok esetében, amikor a maximális környezeti hőmérséklet 40 fok, a nemzeti szabvány előírja, hogy a tekercselés hőmérséklete 65 fokos, és az olaj felső hőmérséklete 55 fokra emelkedhet. Mindaddig, amíg a transzformátor hőmérséklet-emelkedése nem haladja meg a megadott értéket, a transzformátor névleges terhelés mellett garantáltan biztonságosan működik a megadott élettartamon belül. (A transzformátor normál üzem mellett 20 évig folyamatosan üzemelhet névleges terheléssel)
III. Ésszerű kapacitás
Normál üzemben a transzformátort terhelő teljesítményterhelésnek a transzformátor névleges kapacitásának 75-90%-ának kell lennie.
IV. Ésszerű áramtartomány
A transzformátor kisfeszültségének maximális kiegyensúlyozatlan árama nem haladhatja meg a névleges érték 25%-át; a transzformátor tápfeszültség változásának megengedett tartománya a névleges feszültség plusz-mínusz 5%-a.
Ha túllépi ezt a tartományt, a csapot kell használni a feszültség beállításához a megadott tartományra. (A beállítást áramszünetkor kell elvégezni) A feszültségszabályozást általában a primer tekercs csapjának helyzetének megváltoztatásával érik el. A leágazás helyzetét összekötő és kapcsoló készüléket fokozatkapcsolónak nevezzük, amely a transzformátor nagyfeszültségű tekercsének fordulatszámának változtatásával állítja be az átalakítási arányt. Az alacsony feszültség nincs hatással magára a transzformátorra, csak csökkenti a teljesítményt, de hatással van az elektromos berendezésekre; növekszik a feszültség, a mágneses fluxus, a vasmag telítettsége, a vasmag vesztesége és a transzformátor hőmérséklete.
V. Túlterhelés
A túlterhelést normál túlterhelésre és baleseti túlterhelésre osztják. A normál túlterhelést a felhasználó megnövekedett energiafogyasztása okozza normál tápellátási feltételek mellett. Ez növeli a transzformátor hőmérsékletét, ami a transzformátor szigetelésének gyorsabb öregedését és élettartamát csökkenti. Ezért a túlterheléses működés általában nem megengedett. Különleges esetekben a transzformátor rövid ideig túlterhelhető, de télen nem haladhatja meg a névleges terhelés 30%-át, nyáron a névleges terhelés 15%-át. Ezenkívül a transzformátor túlterhelési kapacitását a transzformátor hőmérséklet-emelkedése és a gyártó előírásai alapján kell meghatározni.
A villamosenergia-rendszerben vagy a felhasználói alállomáson bekövetkezett baleset esetén a fontos berendezések folyamatos áramellátásának biztosítása érdekében a transzformátort rövid ideig túlterhelés alatt, azaz baleseti túlterhelés alatt kell üzemelni. A véletlen túlterhelés hatására a tekercs hőmérséklete meghaladja a megengedett értéket, így a szigetelés gyorsabban öregszik, mint normál körülmények között. A baleseti túlterhelés esélye azonban kicsi, és általában a transzformátor alul van terhelve, így a rövid túlterhelés károsítja a transzformátor szigetelését. A baleseti túlterhelés idejét és többszörösét a gyártó előírásai szerint kell megvalósítani.