Muuntaja on staattinen laite, joka siirtää sähköenergian yhdestä piiristä toiseen ilman taajuuden muuttamista nostamalla (tai) alentamalla jännitettä.
Muuntajan toiminta selitetään kaksisuuntaisen induktiivisen aiheuttamisen teorian avulla. Yhteinen magneettinen fluxi yhdistää kaksi sähköpiiriä.
Muuntajan arviointi on maksimiteho, joka voidaan siirtää sen kautta ilman, että kytkennän lämpötilan nousu ylittäisi käytettyjen eristysmateriaalien sallitut rajat.
Muuntajan arvioitu kapasiteetti ilmaistaan KVA:n sijaan KW:ssa. Muuntajan arviointi määräytyy usein sen lämpötilan nousun perusteella.
Máarkin hukka aiheuttaa lämpötilan nousun. Koppeleiden hukka on suhteessa kuormitusvirtaan, kun taas rautahukka on suhteessa jännitteeseen. Tämän vuoksi muuntajan kokonaishukka määräytyy volt-ampereilla (VA) ja se on riippumaton kuorman tehokerroimesta.
Mikä tahansa virta aiheuttaa saman I2R hukkan.
Tämä hukka vähentää laitteen tuotantoprosessia. Tehokerroin määrää kilowattituotannon. Jos tehokerroin laskee tietylle kW-kuormalle, kuormitusvirta nousee vastaavasti, mikä aiheuttaa suurempaa hukkaa ja laitteen lämpötilan nousua.
Edellä mainituista syistä muuntajat luokitellaan yleensä KVA:ssa eikä KW:ssa.
Muuntajan tehokerroin on hyvin alhainen ja viivästyvä, kun ei ole kuormitusta. Kuormituksen aikaan tehokerroin on lähes sama tai yhtä suuri kuin kuormituksen tehokerroin.
Yleisesti muuntajan tyhjäkuormavirta viivästyy jännitystä noin 70 astetta.
Pääkomponentit ovat seuraavat:
Magneettinen piiri, joka koostuu lamineeraamasta rautaydinrakenteesta
Rautaydin ja puristusrakenteet
Primäärikytkentä
Sekundaarikytkentä
Öljyllä täytetty säiliö
HT-terminaalit bushingineen
LT-terminaalit bushingineen
Varastosäiliö
Hengitysventtiili
Venttiputki
Lämpömittari (WTI)
Öljylämpömittari (OTI) ja
Radiatori
Laminaatti, joka on valmistettu erityisesti allioitusta silikonterässta (silikoniosuus 4–5 %), käytetään sen korkean sähköisen vastustuksen, korkean permeabiliteetin, ikääntymättömien ominaisuuksien ja alhaisen rautahukkan vuoksi.
Muuntajassa rautaydin tarjoaa jatkuvan yksinkertaisen magneettisen polun, jolla on alhainen vastarintakyky.
Magneettinen vuoto minimoituu jakamalla ja ylikilpittämällä primääri- ja sekundaarikytkennyksiä.
Rautaydin yhdisteiden tulisi olla epätasaista, jotta vältetään selkeä ilmakehaväli magneettisessa piirissä, sillä ilmakehaväli vähentää magneettista fluxia sen korkean vastarinnan vuoksi.
Muuntajan kautta kulkeva virta koostuu kahdesta komponentista. Magnetisoiva virta (Im) on quadraturesssa (900) sovellettavaan jännitteeseen ja vaihevirta on vaiheessa sovellettavan jännitteen kanssa.
Suurin osa excitaatiovirtasta, jonka muuntaja saa primäärikytkennästä tyhjäkuormatilanteessa, käytetään magneuttamaan polkua.
Näin ollen muuntajan excitaatiovirta tyhjäkuormatilanteessa koostuu pääasiassa magnetisoivasta virtasta, jota käytetään magneettikentän luomiseen muuntajan piireihin (induktivinen luonne).
Induktivisen kuorman vuoksi muuntajan tehokerroin tyhjäkuormatilanteessa on noin 0.1–0.2.
Kun muuntajan primäärikytkentään kytetään suoraa virtaa, ei tapahdu takaisin aiheutettua EMF:ää.
Takaisin aiheutettu EMF on tärkeä, koska se rajoittaa laitteen tuottamaa virtaa.
Takaisin aiheutetun EMF:n puuttuessa muuntaja alkaa vetää valtavia virtauksia, mikä johtaa primäärikytkennän palamiseen.
Näin ollen, kun muuntajan primäärikytkentään kytetään suoraa virtaa, primäärikytkennät palavat.
Muuntajan tehokkuus on maksimissa, kun sen rautahukka on sama kuin koppeleiden hukka tietyllä kuormituskerroilla (α).
PCopper loss = α