Zakaj je potrebno zemljiti jedro transformatorja?
Med delovanjem se jedro transformatorja skupaj s kovinskimi strukturami, deli in komponentami, ki fiksirajo jedro in viklinke, nahajajo v močnem električnem polju. Pod vplivom tega električnega polja pridobijo relativno visok potencial glede na zemljo. Če ni zemljitev jedra, bo obstajala razlika potencialov med jedrom in zemljenimi priklopni strukturami ter rezervoarjem, kar lahko vodi do intermitentnega izboja.
Dodatno, med delovanjem okoli vikline obstaja močno magnetno polje. Jedro in različne kovinske strukture, dele in komponente so postavljene v neenakomerno magnetno polje, njihova razdalja od vikline pa se razlikuje. Torej, inducirane elektromotorni sile v teh kovinskih delih zaradi magnetnega polja niso enake, kar povzroča razlike potencialov med njimi. Čeprav so te razlike potencialov majhne, lahko še vedno prekinito zelo majhne izolacijske vrzeli, kar lahko povzroči zvezne mikroizboje.
Oba intermitentna izboja, ki jih povzročajo razlike potencialov, in zvezni mikroizboji, ki so posledica prekinitev majhnih izolacijskih vrzeli, nista sprejemljiva, in je zelo težko najti točne lokacije takšnih intermitentnih izbojev.
Učinkovito reševanje je zanesljivo zemljenje jedra in vseh kovinskih struktur, delov in komponent, ki fiksirajo jedro in vikline, tako da so vsi na zemeljskem potencialu skupaj s rezervoarjem. Zemljenje jedra transformatorja mora biti enotočkovno zemljenje - in samo enotočkovno zemljenje. To je zato, ker so laminacija jedra izolirane med seboj, da se preprečijo veliki cirkulacijski tokovi. Zato je absolutno prepovedano zemljiti vse laminacije ali uvesti večtočkovno zemljenje, sicer bi nastali veliki cirkulacijski tokovi, kar bi povzročilo hudo segrevanje jedra.
Običajno pomeni zemljenje jedra transformatorja, da se zemlji katera koli ena laminacija jedra. Čeprav so laminacije med seboj izolirane, je njihova mehurčna izolacija zelo nizka. Pod vplivom neenakomernega močnega električnega in magnetnega polja lahko visokonapetostne naboje, ki so inducirani v laminacijah, protiekajo skozi laminacije do zemljenja in potem do zemlje, medtem ko izolacija med laminacijami učinkovito preprečuje, da cirkulacijski tokovi tečejo od ene laminacije do druge. Torej, zemljenje katere koli ene laminacije učinkovito zemlji celotno jedro.
Treba je opozoriti, da mora biti jedro transformatorja zemljeno natanko v eni točki - ne more biti zemljeno v dveh točkah, če ne oziroma v več točkah - ker je večtočkovno zemljenje eden od pogostih pomankljivosti v transformatorjih.
Zakaj ne more biti jedro transformatorja zemljeno v več točkah?
Razlog, zakaj se lahko laminacije jedra transformatorja zemljijo le v eni točki, je, da bi bila ob prisotnosti dveh ali več zemljenih točk lahko ustvarila zaprta zanka med temi zemljenimi točkami. Ko glavni magnetni tok preteče skozi to zaprto zanko, bodo inducirani cirkulacijski tokovi, kar bo povzročilo notranje segrevanje in morda tudi nesreče. Lokalno taljenje jedra lahko ustvari kratkopovezave med laminacijami, kar znatno poveča izgube v jedru in hudo vpliva na delovanje in normalno delovanje transformatorja. V takšnih primerih je treba zamenjati poškodovane laminacije silicijskega železa za popravo. Zato transformatorji ne dopuščajo večtočkovnega zemljenja - dovoljena je le ena in natanko ena zemljitev.
Večtočkovno zemljenje lahko enostavno ustvari cirkulacijske tokove in povzroči segrevanje.
Med delovanjem so jedro transformatorja in njegove priklopne kovinske dele podvrženi močnemu električnemu polju. Elektrostatska indukcija generira plavajoče potenciale na jedru in kovinskih delih, ki se lahko izbojijo na zemljo - to je nesprejemljivo stanje. Zato morata biti jedro in njegove priklopne dele (razen skozi-jedro boltov) pravilno in zanesljivo zemljena. Vendar je dovoljena le ena zemljitev jedra. Če obstajata dve ali več zemljenih točk, bo jedro, zemljeni točki in zemlja ustvarili zaprto zanko. Med delovanjem bo magnetni tok, ki preteče skozi to zaprto zanko, induciral tako imenovane cirkulacijske tokove, kar bo vodilo do lokalnega segrevanja jedra in celo do taljenja kovinskih delov in izolacije.
Skupaj: jedro transformatorja mora biti zemljeno le v eni točki - ne more biti zemljeno v dveh ali več točkah.