Un transformador és un dispositiu estàtic que converteix la potència elèctrica d'un circuit a un altre sense afectar la freqüència, augmentant (o) disminuint la tensió.
La teoria de la inducció mútua explica el funcionament d'un transformador. Un flux magnètic comú connecta dos circuits elèctrics.
La capacitat d'un transformador és la màxima potència que es pot extreure sense que l'augment de temperatura en les bobines superi els límits permessos pel tipus d'aïllament utilitzat.
La capacitat nominal d'un transformador es indica en KVA en lloc de KW. La capacitat d'un transformador sovint es determina pel seu augment de temperatura.
Les pèrdues en la màquina causen l'augment de temperatura. La pèrdua de cobre és proporcional a la corrent de càrrega, mentre que la pèrdua de ferro és proporcional a la tensió. Per tant, la pèrdua total d'un transformador es determina pels volt-amperes (VA) i és independent del factor de potència de la càrrega.
A qualsevol valor del factor de potència, una corrent donada resultarà en la mateixa pèrdua I2R.
Aquesta pèrdua reduïx el procés de producció de la màquina. El factor de potència determina la sortida en quilowatts. Si el factor de potència baixa per una càrrega donada en KW, la corrent de càrrega augmenta corresponentment, generant més pèrdues i un augment de la temperatura de la màquina.
Per les raons esmentades, els transformadors solen estar classificats en KVA en lloc de KW.
El factor de potència d'un transformador és molt baix i retardat quan no hi ha càrrega. No obstant això, el factor de potència en càrrega és gairebé idèntic o igual al factor de potència de la càrrega que porta.
Normalment, la corrent sense càrrega en un transformador arriba tard respecte a la tensió uns 70 graus.
Els components essencials són els següents:
Circuit magnètic compost per un nucli laminat
Nucli de ferro i estructures de clavatge
La bobina primària
La bobina secundària
Un dipòsit ple d'oli aïllant
Terminals (HT) amb empalmes
Terminals (LT) amb empalmes
Dipòsit conservador
Respirador
Tub de ventilació
Indicador de temperatura del vent (WTI)
Indicador de temperatura de l'oli (OTI) i
Radiador
Es fan servir laminacions d'acer de silici específicament alliat (raó de silici 4 a 5%) degut a la seva alta resistència elèctrica, alta permeabilitat, qualitats no antigues i baixes pèrdues de ferro.
En un transformador, el nucli de ferro proporciona una ruta magnètica simple contínua amb baixa reluctància.
La fuga magnètica es minimitza seccionant i intercalant les bobines primària i secundària.
Les unions del nucli de ferro haurien de ser desplaçades per evitar un forat d'aire clar al circuit magnètic, ja que el forat d'aire redueix el flux magnètic degut a la seva alta resistència.
La corrent que passa pel transformador té dos components. Corrent de magnetització (Im) en quadratura (900) respecte a la tensió aplicada i corrent en fase amb la tensió aplicada.
La major part de la corrent d'excitació rebuda pel transformador de la bobina primària en condicions sense càrrega s'utilitza per magnetitzar el camí.
Com a resultat, la corrent d'excitació absorbida pel transformador en condicions sense càrrega està principalment formada per la corrent de magnetització, que s'utilitza per generar un camp magnètic en els circuits del transformador (natura inductiva).
Com a resultat de la natura inductiva de la càrrega, el factor de potència del transformador en condicions sense càrrega serà en el rang de 0,1 a 0,2.
Quan es li aplica una alimentació en corrent contínua a la bobina primària del transformador, no es genera cap FEM de retroalimentació.
La FEM de retroalimentació és important perquè limita la corrent generada per la màquina.
En l'absència de FEM de retroalimentació, el transformador comença a absorir corrents enormes, provocant que la bobina primària es quedi bruta.
Com a resultat, quan s'aplica una alimentació en corrent contínua a un transformador, les bobines primàries es queden brutes.
Quan les pèrdues del nucli del transformador són iguals a les pèrdues de cobre, l'eficiència del transformador es maximitza a un factor de càrrega específic (α).
