Výstavba napěťového transformátoru

Napěťový nebo výkonový transformátor je snížovací transformátor používaný k převodu vysokých napětí na zlomkové hodnoty. Měřicí přístroje, jako jsou amperometry, voltmetry a wattmetry, jsou navrženy pro provoz při nízkém napětí. Přímé připojení těchto měřicích zařízení k vysokonapěťovým čáram by mohlo způsobit jejich spálení nebo poškození. Proto se pro měření používá napěťový transformátor.

Primární cívky napěťového transformátoru jsou přímo spojeny s měřenou čarou, a jeho sekundární terminály jsou připojeny k měřicímu přístroji. Napěťový transformátor převede vysoké napětí měřené čáry na zlomkovou hodnotu vhodnou pro měřicí přístroj.

Konstrukce napěťového transformátoru je téměř totožná s konstrukcí výkonového transformátoru, ale existují některé menší rozdíly:

• Konstrukce napěťového transformátoru zohledňuje faktory jako náklady, efektivitu a regulaci. Naopak, napěťový transformátor je navržen s ohledem na parametry výkonu. Konkrétně, poměr napětí k počtu otáček zůstává konstantní a fázový rozdíl mezi vstupními a výstupními signály je minimalizován.

• Výkonové transformátory mohou narazit na problémy s teplotním nárůstem kvůli přetížení. Protože výstup napěťového transformátoru je relativně malý, problém přehřívání u něj nevzniká.

Součásti napěťového transformátoru
Následující jsou zásadní komponenty napěťového transformátoru.

Jádro

Jádro napěťového transformátoru může být buď typu jádro nebo typu schránka. U transformátoru typu jádro jsou cívky obklopeny jádrem. Naopak, u transformátoru typu schránka jádro obklopuje cívky. Transformátory typu schránka jsou navrženy pro operace s nízkým napětím, zatímco transformátory typu jádro jsou používány pro aplikace s vysokým napětím.
Cívky

Primární a sekundární cívky napěťového transformátoru jsou uspořádány kolineárně. Tato konfigurace je volena k minimalizaci únikové reaktance.
Poznámka k únikové reaktanci: Ne všechna magnetická pole generovaná primární cívkou transformátoru je spojeno s sekundární cívkou. Malá část pole je spojena pouze s jednou z civek a nazývá se únikové pole. Únikové pole indukuje samoreaktanci v cívce, se kterou je spojeno. Reaktance obecně označuje odpor prvků obvodu k změnám napětí a proudu. Tato samoreaktance se nazývá úniková reaktance.
U nízkonapěťových transformátorů je izolace umístěna vedle jádra, aby se snížily problémy související s izolací. Jedna cívka slouží jako primární cívka v nízkonapěťovém transformátoru. V případě velkého napěťového transformátoru se jedna cívka dělí na menší části, aby se snížily požadavky na izolaci mezi vrstvami.

Izolace

Bavlněné pásky a batistové materiály jsou běžně používány jako izolace mezi cívkami napěťového transformátoru. U nízkonapěťových transformátorů se složená izolace obvykle nepoužívá. Vysokonapěťové transformátory používají olej jako izolační médium. Transformátory s výkonem vyšším než 45 kVA používají porcelán jako izolátor.

Terminálový trubkový vývod (bushing)
Terminálový trubkový vývod je izolované zařízení, které umožňuje připojení transformátoru ke vnějšímu obvodu. Terminálové trubkové vývody transformátoru jsou obvykle vyrobeny z porcelánu. Transformátory, které používají olej jako izolační médium, používají olejové terminálové trubkové vývody.
Dvouvývodový transformátor se používá v systémech, kde čára, ke které je připojen, není v zemském potenciálu. Transformátory připojené k zemské neutráli vyžadují pouze jeden vysokonapěťový terminálový trubkový vývod.
Připojení napěťového transformátoru
Primární cívka napěťového transformátoru je připojena k vysokonapěťové přenosové čáře, jejíž napětí se má měřit. Sekundární cívka transformátoru je připojena k měřicímu přístroji, který určuje velikost napětí.