Zašto se jezgra transformatora mora zemljiti?
Tokom rada, jezgra transformatora, zajedno sa metalnim konstrukcijama, delovima i komponentama koje fiksiraju jezgru i navojnice, nalazi se u jakom električnom polju. Pod uticajem ovog električnog polja, oni stječu relativno visok potencijal u odnosu na zemlju. Ako se jezgra ne zemlji, postoji će razlika potencijala između jezgre i zemljenih klampnih konstrukcija i rezervoara, što može dovesti do prekidnog iscrpljivanja.
Dodatno, tokom rada, jako magnetno polje okružuje navojnice. Jezgra i razne metalne konstrukcije, delove i komponente nalaze se u neravnomernom magnetnom polju, a njihove udaljenosti od navojnika se razlikuju. Kao posljedica toga, elektromotorni sili inducirani u tim metalnim dijelovima od strane magnetnog polja nisu jednaki, što dovodi do razlika potencijala među njima. Iako su ove razlike potencijala male, one mogu ipak rušiti vrlo male izolacijske praznine, što može uzrokovati kontinuirano mikroiscrpljivanje.
I prekidno iscrpljivanje uzrokovano razlikama potencijala i kontinuirano mikroiscrpljivanje kao posljedica rušenja malih izolacijskih praznina nisu prihvatljivi, a ekstremno je teško tačno lokirati pozicije takvih prekidnih iscrpljenja.
Efektivno rešenje je pouzdano zemljenje jezgre i svih metalnih konstrukcija, delova i komponenti koje fiksiraju jezgru i navojnice, tako da su sve na zemljinskom potencijalu zajedno sa rezervoarom. Zemljenje jezgre transformatora mora biti jednotočkasto zemljenje – i samo jednotočkasto zemljenje. To je zato što su silikatne čelikove lamelarnice jezgre izolovane jedna od druge kako bi se spriječile velike vrtlogaste struje. Stoga je apsolutno zabranjeno zemljiti sve lamelarnice ili implementirati višetočkasto zemljenje; inače, generisale bi se velike vrtlogaste struje, što bi dovelo do ozbiljnog zagrijavanja jezgre.
Obično, zemljenje jezgre transformatora znači zemljenje bilo koje jedne lamelarnice jezgre. Iako su lamelarnice izolovane jedna od druge, njihova inter-lamelarna otpornost je vrlo niska. Pod uticajem neravnomernog jakog električnog i magnetnog polja, visokonaponsi naboji inducirani u lamelarnicama mogu protići kroz lamelarnice do tačke zemljenja, a zatim do zemlje, dok izolacija između lamelarnica efektivno blokira vrtlogaste struje od toka od jedne lamelarnice do druge. Stoga, zemljenje bilo koje jedne lamelarnice efektivno zemlji cijelu jezgru.
Treba napomenuti: jezgra transformatora mora biti zemljena tačno na jednoj tački – ne može biti zemljena na dvije tačke, niti na više tačaka – jer je višetočkasto zemljenje jedan od često srećanih grešaka u transformatorima.
Zašto se ne može višetočkasto zemljiti jezgra transformatora?
Razlog zašto se lamelarnice jezgre transformatora mogu zemljiti samo na jednoj tački jeste taj što ako postoji dve ili više tačaka zemljenja, može se formirati zatvorena petlja između tih tačaka zemljenja. Kada glavni magnetni fluks prođe kroz tu zatvorenu petlju, inducirane će se cirkulacione struje, što će dovesti do unutrašnjeg pregrejanja i potencijalno do nesreća. Lokalno taloženje jezgre može stvoriti kratkospoj između lamelarnica, povećavajući gubitke jezgre značajno i ozbiljno utičući na performanse i normalnu operaciju transformatora. U takvim slučajevima, oštećene silikatne čelikove lamelarnice moraju biti zamenjene za popravku. Stoga, transformatori ne dopuštaju višetočkasto zemljenje – dopuštena je samo jedna i tačno jedna tačka zemljenja.
Višetočkasto zemljenje lako formira cirkulacione struje i dovodi do pregrejanja.
Tokom rada, jezgra transformatora i njegovi klampni metalni delovi podliježu jakom električnom polju. Elektrostatička indukcija generiše plivajuće potencijale na jezgri i metalnim delovima, koji mogu iscrpljivati na zemlju – uslov koji nije prihvatljiv. Stoga, jezgra i njegovi klampni delovi (osim propustnih boltova) moraju biti pravilno i pouzdano zemljeni. Međutim, jezgra se smije zemljiti samo na jednoj tački. Ako postoji dve ili više tačaka zemljenja, jezgra, tačke zemljenja i zemlja će formirati zatvorenu petlju. Tokom rada, magnetni fluks koji prođe kroz tu zatvorenu petlju inducirat će tzv. cirkulacione struje, što će dovesti do lokalnog pregrejanja jezgre i čak do taloženja metalnih delova i izolacije.
Ukratko: jezgra transformatora mora biti zemljena samo na jednoj tački – ne može biti zemljena na dvije ili više tačaka.