5.1. Трансформатори

Трансформатор – статичний електромагнітний пристрій, призначений для перетворення електричної енергії змінного струму з одними параметрами в електричну енергію змінного струму з іншими параметрами. У трансформаторі перетворюється напруга, сила струму, початкова фаза. Частота залишається незмінною.

Трансформатори використовуються при передачі та розподілі електричної енергії. Вони є невід’ємною частиною енергосистеми країни. Без трансформаторів не можлива передача електроенергії на значну відстань від електростанції до споживачів, не можливий розподіл електроенергії між споживачами на об’єкті, підключення низьковольтних споживачів, виконання електрозварювальних робіт тощо. 

Сучасні трансформатори мають складну конструкцію, але принцип дії усіх трансформаторів є однаковим.

Класифікація трансформаторів. За кількістю фаз трансформатори бувають однофазні та трифазні.

За кількістю обмоток трансформатори бувають двох-обмотковими, трьох-обмотковими  та багато-обмотковими.

За призначенням трансформатори бувають силові та спеціальні. 

Силовий трансформатор – трансформатор, який застосовується для перетворення електричної енергії в електричних мережах і установках, призначених для приймання і використання електричної енергії.  

Спеціальні трансформатори – трансформатори спеціального призначення: вимірювальні, зварювальні, інструментальні, автотрансформатори тощо.

Вимірювальний трансформатор – трансформатор, який застосовується для включення вимірювальних приладів.

Зварювальний трансформатор – трансформатор, який застосовується для електричного зварювання.

Інструментальний трансформатор – трансформатор, який застосовується для живлення електроінструменту.

Автотрансформатор – трансформатор, дві або більше обмоток якого гальванично пов’язані так, що вони мають загальну частину. Обмотки автотрансформатора пов’язані електрично і магнітно, і передача енергії з первинного кола у вторинне відбувається як за допомогою магнітного поля, так і електричним шляхом.

Номінальні параметри трансформатора. Номінальними параметрами трансформатора називаються зазначені виробником параметри, що забезпечують його роботу у певних умовах і які є підставою для визначення умов його випробування та експлуатації. 

До номінальних параметрів трансформатора відносять наступні параметри: повна потужність, лінійна напруга та сила лінійного струму за номінальної потужності для первинної та вторинної обмоток, частота, кількість фаз, схема і група з’єднань. Також можуть вказуватися напруга короткого замикання, режим роботи (тривалий або короткочасний), спосіб охолодження, вага тощо.

Номінальна потужність трансформатора – паспортне значення повної потужності на основному відгалуженні обмотки, гарантоване виробником за номінальних умов експлуатації. Номінальною потужністю двох-обмоткового трансформатора є номінальна потужність кожної із його обмоток, у трьох-обмотковому трансформаторі – найбільша з номінальних потужностей однієї з трьох його обмоток. 

Номінальна сила струму обмотки трансформатора визначається за його номінальною потужністю і напругою. 

Конструкція трансформатора. Основними частинами трансформатора є: магнітна система (магнітопровід або осердя); обмотки; система охолодження.

Магнітна система трансформатора являє собою комплект пластин або інших елементів, виготовлених з електротехнічної сталі або іншого феромагнітного матеріалу і зібраних у певній геометричній формі, призначений для локалізації у ньому основного магнітного поля трансформатора. Магнітна система в цілком зібраному виді спільно з усіма вузлами і деталями, призначеними для скріплення її окремих частин у єдину конструкцію, називається остовом трансформатора. За видом осердя трансформатори бувають стержньові (рис. 5.1,а), броньові (рис. 5.1,б) та кільцеві (тороїдальні) (рис. 5.1,в).

Рис. 5.1 – Види осердь однофазних трансформаторів: а – стержньове, 
б – броньове, в – кільцеве 

Обмоткою трансформатора називається сукупність витків, що утворюють електричне коло, в якому складаються ЕРС, наведені у витках. Основним елементом обмотки є виток, тобто деталь з електричного провідника, або ряд паралельно з’єднаних таких деталей, які однократно охоплюють частину магнітної системи трансформатора, електричний струм якого разом зі струмами інших таких деталей та інших частин трансформатора створюють магнітне поле трансформатора й у якій під дією цього магнітного поля наводиться ЕРС. Обмотки, як правило, виготовляються з мідного або алюмінієвого емальованого проводу у виді кругових циліндрів або прямокутного перерізу. У двох-обмотковому трансформаторі виділяють обмотку вищої напруги, що приєднується до мережі високої напруги, і обмотку нижчої напруги, що приєднується до мережі низької напруги. У трьох-обмотковому трансформаторі виділяють обмотки вищої, середньої і нижчої напруг.

Система охолодження трансформатора призначена для відведення теплоти, що виділяється при його нормальній роботі. Система охолодження може бути природною та примусовою. Існують наступні основні системи охолодження трансформаторів:

– природне повітряне охолодження – частини трансформатора безпосередньо контактують з повітрям, охолодження здійснюється за рахунок природної конвекції повітря;

– природне оливне охолодження – осердя з обмотками розташоване у спеціальному резервуарі, заповненому трансформаторною оливою; охолодження осердя й обмоток відбувається шляхом природної циркуляції оливи (за рахунок термосифонного ефекту); охолодження поверхні резервуара з оливою здійснюється внаслідок теплового випромінювання та конвекції повітря;

– оливне охолодження з дуттям – осердя з обмотками розташоване у спеціальному резервуарі, заповненому трансформаторною оливою; охолодження осердя й обмоток відбувається шляхом природної циркуляції оливи (за рахунок термосифонного ефекту); тепловіддача з поверхні резервуара збільшується шляхом обдування його поверхні вентиляторами повітря;

– оливне охолодження із примусовою циркуляцією оливи – осердя з обмотками розташоване у спеціальному резервуарі, заповненому трансформаторною оливою; олива прокачується з основного резервуара спеціальним насосом через водяний або повітряний теплообмінник та повертається в резервуар.

Трансформатори з повітряним охолодженням називаються сухими трансформаторами. 

Принцип роботи однофазного трансформатора. На рис. 5.2 зображено однофазний двох-обмотковий трансформатор зі стержньовим осердям. Розглянемо фізичні процеси, що проходять у ньому. 

При живленні первинної обмотки змінним струмом частотою f буде створюватися змінний магнітний потік 

                                                         (5.1)

Рис. 5.2 – Однофазний трансформатор

Величина ЕРС, що індукована в одному витку обмотки, визначається за законом електромагнітної індукції:

,                          (5.2)

де позначено  Em = ω · Фm – амплітудне значення ЕРС в одному витку.

Видно, що індукована ЕРС відстає за фазою від магнітного потоку на кут .

Діюче значення ЕРС в одному витку:

.                                    (5.3)

Якщо в первинній обмотці трансформатора w1 витків, то ЕРС первинної обмотки визначається за формулою:

, В.                                                (5.4)

Якщо у вторинній обмотці трансформатора w2 витків, то ЕРС вторинної обмотки визначається за формулою:

 , В.                                             (5.5)

Відношення ЕРС первинної і вторинної обмоток (або відношення кількості їх витків) називають коефіцієнтом трансформації:

 .                                                  (5.6)

Для  трансформаторів, що знижують напругу, K > 1; для трансформаторів, що підвищують напругу, – K < 1.

Якщо вторинну обмотку трансформатора з’єднати із приймачем електричної енергії, то під дією ЕРС цієї обмотки у вторинному колі трансформатора виникає струм i2. Таким чином, електрична енергія за допомогою змінного магнітного поля передається з первинної обмотки трансформатора на вторинну.

При теоретичному аналізі роботи трансформатора часто застосовують наступні поняття: реальний трансформатор, ідеалізований трансформатор, зведений трансформатор.

Реальний трансформатор – трансформатор, який має обмотки, розташовані на осерді. Обмотки мають як активний опір, так і опір розсіяння (крім основного магнітного потоку, є потоки розсіяння первинної та вторинної обмоток).

Ідеалізований трансформатор – трансформатор, у котрого відсутні магнітні потоки розсіяння, а активні опори обмоток дорівнюють нулю.

Зведений трансформатор – трансформатор, еквівалентний реальному, в якого коефіцієнт трансформації дорівнює одиниці. Для заміщення реального трансформатора зведеним треба витримати принципи еквівалентності енергетичного стану. Зведені електричні величини у цьому випадку позначаються штрихами.

Виділяють наступні режими роботи трансформатора: режим холостого (неробочого) ходу, режим навантаження, аварійний режим короткого замикання (КЗ). 

Режим холостого ходу однофазного трансформатора. Холостим ходом називають режим роботи трансформатора, коли його первинна обмотка приєднана до кола змінного струму, а вторинна розімкнута (рис. 5.3). 

Рис. 5.3 – Однофазний трансформатор у режимі холостого ходу

Особливість трансформатора полягає в тому, що за відсутності струму в колі вторинної обмотки сила струму в його первинній обмотці (сила струму холостого ходу) є дуже малою. Сила струму холостого ходу в 15÷20 разів менше, ніж сила струму первинної обмотки трансформатора при його повному навантаженні.

Позначимо силу струму холостого ходу в первинній обмотці I0 (I1 = I0). Сила струму у вторинній обмотці дорівнює нулю I2 = 0. Малий струм холостого ходу створює мале падіння напруги  i0 · r1  в опорі r1 первинної обмотки (його величина не перевищує 0,5 % від величини прикладеної напруги u1). Основна частина прикладеної напруги урівноважена ЕРС e1 первинної обмотки. Тому, нехтуючи незначним падінням напруги в первинній обмотці при холостому ході трансформатора, можна вважати для миттєвих значень:

.                                                      (5.7)

Якщо напруга, прикладена до первинної обмотки, змінюється в часі за синусоїдальним законом, то ЕРС первинної обмотки, що урівноважує цю напругу, також буде змінюватися за синусоїдальним законом:

.                                           (5.8)

ЕРС вторинної обмотки e2 створюється тим же магнітним потоком, що й ЕРС первинної обмотки e1. Тому

.                                            (5.9)

Оскільки величина ЕРС e1 практично дорівнює величині прикладеної напруги u1, а напруга на розімкнених затискачах вторинної обмотки чисельно дорівнює ЕРС e2, то вираз для коефіцієнта трансформації можна записати у виді:

.                                    (5.10)

Отже, коефіцієнт трансформації приблизно може бути визначений відношенням величин напруг на затискачах первинної і вторинної обмоток трансформатора при холостому ході.

Підбираючи число витків w2 вторинної обмотки, можна за заданого значення первинної напруги U1 одержати бажану величину напруги U2 на затискачах вторинної обмотки.

Векторна діаграма для холостого ходу трансформатора побудована на рис. 5.4 і є подібною векторній діаграмі електричного кола змінного струму з індуктивним елементом (рис. 3.17) та відрізняється від неї тільки наявністю вектора .

Рис. 5.4 – Векторна діаграма холостого ходу однофазного трансформатора

Побудова векторної діаграми починається з відкладання вектора магнітного потоку . У колі з індуктивністю ЕРС відстає від сили струму за фазою на кут , напруга випереджає силу струму за фазою на кут . Тому зі зсувом () відкладається вектор ЕРС первинної обмотки . Вектор ЕРС у вторинній обмотці  збігається за напрямком із вектором , але довжина його може бути як більше, так і менше довжини . Припустимо, що E1 = K · E2 >E2. Далі зі зсувом  відносно вектора магнітного потоку  відкладається вектор  напруги первинної обмотки.

Сила струму холостого ходу  має дві складові – реактивну  і активну . Реактивна складова струму холостого ходу є струмом, що намагнічує, та її сила  збігається за фазою з магнітним потоком .  Величина активної складової сили струму холостого ходу  визначається втратами у сталевому осерді і знаходиться у фазі з напругою . Величина повного струму холостого ходу визначається за формулою:

 .                                                   (5.11)

Величина струму холостого ходу є малою (не перевищує декількох відсотків від номінального струму первинної обмотки). Зсув фаз між силою струму холостого ходу  та напругою  . Через малість сили струму  падіння напруги в первинній обмотці є малим, тому: 

.                                                       (5.12)

Для режиму холостого ходу трансформатора з формули (5.4) можна записати:

,                                       (5.13)

звідкіля випливає, що за різкого збільшення величини первинної напруги U1 вище номінальної, внаслідок насичення різко збільшується сила струму холостого ходу I0, і трансформатор працює в пожежонебезпечному режимі.

Режим навантаження однофазного трансформатора. У цьому режимі первинна обмотка трансформатора приєднана до джерела змінного струму, а вторинна обмотка – до навантаження. При вмиканні навантаження з повним опором Zн до затискачів вторинної обмотки трансформатора створюється електричне коло (рис. 5.5), в якому під дією ЕРС е2 вторинної обмотки створюється змінний струм i2. Величина сили струму вторинної обмотки залежить від опору навантаження Zн. Вторинну обмотку трансформатора можна розглядати як нове джерело змінного струму, що не має електричного зв’язку із зовнішнім джерелом живлення. 

При передачі електричної енергії з первинного кола трансформатора у вторинне неминуче виникають втрати. Частина енергії джерела живлення марно використовується на нагрів обмоток й осердя. Втрати електричної енергії характеризуються потужністю втрат ΔP, які, у свою чергу, можна розкласти на дві складові: потужність електричних втрат ΔPел і потужність магнітних втрат ΔPмагн:

.                                           (5.14)

Потужністю електричних втрат ΔPел характеризують нагрів обмоток, що мають опори r1 і r2 відповідно. Застосовуємо закон Джоуля-Ленца (формула (1.12)):

.                                       (5.15)

Потужністю магнітних втрат ΔPмагн характеризують нагрів осердя, викликаний вихровими струмами в ньому, а також циклічним перемагнічуванням  осердя.

Внаслідок наявності втрат потужністю ΔP, потужність P2 передавання енергії в навантаження буде менше потужності P1 споживання енергії в первинній обмотці трансформатора. Коефіцієнт корисної дії (в частках одиниці) навантаженого трансформатора визначається формулою

,                                                      (5.16)

де

.                                                 (5.17)

Сучасні трансформатори мають високий ККД (до 95÷99 %). Якщо знехтувати втратами у трансформаторі, то можна записати:

.                                                     (5.18)

Припускаючи, що кути зсуву фаз між силою струму та напругою в первинному і вторинному колах трансформатора є приблизно однаковими, можна записати:

                                                  (5.19)

або

.                                                       (5.20)

Таким чином, величини струмів в обмотках трансформатора обернено пропорційні напругам, що існують на затискачах цих обмоток.

Векторна діаграма навантаженого трансформатора приведена на рис. 5.6.

Рис. 5.6 – Векторна діаграма навантаженого трансформатора

Побудова векторної діаграми навантаженого трансформатора починається аналогічно побудові векторної діаграми трансформатора в режимі холостого ходу (рис. 5.4). Спочатку відкладається вектор магнітного потоку . Зі зсувом () відкладається вектор ЕРС первинної обмотки  та вторинної обмотки (припущено, щоE1 >E2 , тобто K >1). Будується вектор сили струму холостого ходу . Будується вектор сили струму вторинної обмотки . Для цього визначається його довжина за формулою:

,                                      (5.21)

де r2 та rн – активний опір вторинної обмотки й навантаження відповідно; Х2 та Хн – реактивний опір вторинної обмотки й навантаження відповідно

та кут зсуву фаз Ψ2 між  та  за формулою:

.                                              (5.22)

Будується вектор вторинної напруги 

,                                               (5.23)

де  – реактивна (індуктивна) складова вторинної напруги (Up2 = X2 · I2, напруга  випереджає   силу   струму   на  кут ),   –  активна  складова   вторинної  напруги (Ua2 = r2 · I2, напруга  співпадає за фазою з силою струму ).

Будується вектор сили первинного струму:

.                                                   (5.24)

Будується вектор первинної напруги 

,                                                 (5.25)

де  – реактивна (індуктивна) складова первинної напруги (Up1 = X1 · I1, напруга  випереджає  силу  струму   на  кут  ),  –  активна   складова   первинної   напруги  (Ua1 = r1 ·I1, напруга  співпадає за фазою з силою струму ).З векторної діаграми визначаються кути зсуву фаз φ1 – між силою струму  та напругою  (первинна обмотка) та φ2 – між силою струму  та напругою  (вторинна обмотка).

Слід відмітити, що реально активні Ua1, Ua2 та реактивні (індуктивні) Up1, Up2 складові напруги в первинній та вторинній обмотках є малими (складають лише декілька відсотків від напруг  U1 та U2). Тому у режимі навантаження вторинна напруга U2 мало залежить від сили струму навантаження I2. 

Режим короткого замикання однофазного трансформатора. Режимом короткого замикання трансформатора називається аварійний режим роботи трансформатора, при якому первинна обмотка приєднана до кола змінного струму, а вторинна обмотка замкнена без навантаження (накоротко), тобто Zн = 0 (рис. 5.5). У цьому випадку сила струму у вторинній обмотці I2КЗ буде визначатися величиною опору вторинної обмотки трансформатора (формула (5.21)). Враховуючі малість величини опорів r2 та X2 сила струму I2КЗ буде великою та значно більшою за максимально припустиму.

Величина сили струму КЗ у первинній обмотці визначається через коефіцієнт трансформації:

.                                                 (5.26)

Значне перевищення фактичних сил струмів над номінальними може призвести до руйнації або загоряння ізоляції обмоток трансформатора під впливом високої температури і механічних сил між обмотками. Таким чином це пожежонебезпечний режимі роботи трансформатора, що призводить, у кращому випадку, до виходу трансформатора з ладу.

Робочі характеристика трансформатора. Спочатку введемо безрозмірний параметр – коефіцієнт завантаження трансформатора:

,                                                       (5.27)

де I2ном – номінальна сила струму у вторинній обмотці (паспортна величина).

Властивості трансформатора описуються його робочими характеристиками:

– залежність зміни коефіцієнта потужності первинної обмотки від коефіцієнта завантаження трансформатора cos φ1 = f (β). Зразковий вид залежності приведено на рис. 5.7,а;

– залежність зміни ККД від коефіцієнта завантаження трансформатора η = f (β). Зразковий вид залежності приведено на рис. 5.7,б;

– залежність зміни напруги вторинної обмотки від коефіцієнта завантаження трансформатора U2 = f (β) – зовнішня характеристика трансформатора. Зразковий вид залежності приведено на рис. 5.7,в;

– залежність зміни сили струму у первинній обмотці від коефіцієнта завантаження трансформатора I1 = f (β). Зразковий вид залежності подано на рис. 5.7,г.

Рис. 5.7 – Зразковий вид робочих характеристик трансформатору

Для дослідження трансформаторів (визначення їх параметрів та характеристик) проводять три досліди: дослід холостого ходу, дослід навантаження та дослід короткого замикання. 

Дослід холостого ходу однофазного трансформатора. За допомогою досліду холостого ходу визначаються наступні параметри трансформатора: коефіцієнт трансформації, кількість витків у обмотках, сила струму холостого ходу, потужність магнітних втрат.

Дослід холостого ходу проводять при розімкненій вторинній обмотці трансформатора, при цьому у первинну обмотку вмикають вольтметр, амперметр та ватметр, у вторинну – вольтметр. 

Коефіцієнт трансформації та кількість витків у обмотках розраховуються за формулою (5.10).

Сила струму холостого ходу вимірюється амперметром, увімкненим у первинну обмотку.

Потужність магнітних втрат вимірюється безпосередньо ватметром, увімкненим у первинну обмотку. Баланс активних потужностей трансформатора визначається за формулою (5.17). Ватметр  вимірює  потужність,  яку  позначимо  P10. Для  формули (5.17): P1 = P10. Потужність P2 дорівнює нулю, тому що вторинна обмотка розімкнена. Потужність електричних втрат ΔPел визначається силою струму холостого ходу I0, яка є малою, і тому вважають, що  ΔPел → 0. Таким чином, отримуємо P10 ≈ ΔPмагн.

Дослід навантаження однофазного трансформатора. За допомогою досліду навантаження визначаються робочі характеристики трансформатора: залежність зміни коефіцієнта потужності первинної обмотки від коефіцієнта завантаження трансформатора cos φ1 = f (β), зовнішня характеристика трансформатора U2 = f (β), залежність зміни сили струму первинної обмотки від коефіцієнта завантаження трансформатора I1 = f (β). 

Дослід навантаження проводять при навантаженій вторинній обмотці трансформатора, при цьому в первинну та вторинну обмотку вмикають вольтметр, амперметр та ватметр. Навантаження може мати змішаний (активно-реактивний) характер.

Дослід короткого замикання. За допомогою досліду короткого замикання визначаються потужність електричних втрат у трансформаторі, опори обмоток трансформатора та робоча характеристика трансформатора – залежність зміни ККД від коефіцієнта завантаження трансформатора η = f (β). 

Схема вмикання приладів аналогічна досліду навантаження. Але дослід короткого замикання виконується при замкненій накоротко вторинній обмотці та за зниженої напруги в первинній обмотці U1КЗ. Для цього джерелом живлення трансформатора, що досліджується, є автотрансформатор. Величина напруги U1КЗ повинна бути такою, щоб при короткому замиканні у вторинному колі по обмотці протікав би струм номінальної сили.

Напруга 

                                            (5.28)

звичайно вказана в паспортних даних трансформатора. Якщо цей параметр не вказано, то його можна визначити експериментально за показниками вольтметра, приєднаного до вихідних затискачів автотрансформатора. Для цього затискачі вторинної обмотки трансформатора замикаються накоротко, а напругу на первинній обмотці плавно підвищують за допомогою автотрансформатора від нуля до тієї величини, поки показання амперметрів у первинній і вторинній обмотках не досягнуть номінального значення.

При досліді короткого замикання напруга, що підводиться до трансформатора, U1КЗ не перевищує 4÷6 % номінальної напруги U1ном. Тому магнітний потік буде дуже малим і втратами у сталі можна знехтувати. При короткому замиканні Zн = 0, тому P2КЗ ≈ 0. Таким чином, можна вважати, що вся потужність, яка підводиться до трансформатора, P1КЗ (визначається за формулою (5.17)) витрачається на нагрівання обмоток P1КЗ ≈ ΔPел, і можна визначити потужність електричних втрат у трансформаторі.

При конструюванні трансформаторів опір обмоток вибирають так, щоб обидві обмотки нагрівалися однаково. За цієї умови втрати у провідниках розподіляються між обмотками рівно:

,                   .

Звідси легко визначити активні опори обмоток трансформатора:

 ,                            .                                     (5.29)

Припускаючи, що напруга короткого замикання  йде порівну на покриття падінь напруги в обох обмотках, можна записати:

,                  .

Тоді повні опори обмоток трансформатора визначаються за формулами:

,                    .                           (5.30)

Реактивні опори обмоток трансформатора визначаються за формулами:

,                 .                                     (5.31)

ККД трансформатора η у функції β може бути розрахований за номінальною потужністю, результатами досліду холостого ходу і досліду короткого замикання за формулою:

,                             (5.32)

де Sном – паспортна номінальна потужність трансформатора, [ВА]; P10 – потужність за показниками ватметра в первинному колі при досліді холостого ходу, [Вт]; P1КЗ – потужність за показниками ватметра в первинному колі при досліді короткого замикання, [Вт]; β2 · P1КЗ – потужність втрат у провідниках обох обмоток при коефіцієнті завантаження β.

На рис. 5.8 подано умовне позначення однофазного трансформатора на електричних схемах.

Рис. 5.8 – Умовне позначення однофазного трансформатора 

на електричних схемах

Трифазний трансформатор. Для перетворення електричної енергії трифазного струму можна застосовувати або три однофазних трансформатори, або один трифазний трансформатор (рис. 5.9).

Рис. 5.9 – Трифазний трансформатор

На осерді трифазного трансформатора розташовані первинна і вторинна обмотки окремих фаз. Затискачі обмоток вищої напруги позначаються великими літерами: А, В, С – початки обмоток; Х, Y, Z – кінці обмоток. Затискачі обмоток нижчої напруги позначені малими літерами: a, b, c – початки обмоток; x, y, z – кінці обмоток. 

Для трифазних трансформаторів позначають схему та групу з’єднань.

Схема з’єднань – спосіб з’єднання обмоток трансформатора. Обмотки трифазного трансформатора можуть бути з’єднані "зіркою" (позначення Y) і "трикутником" (позначення Δ). Можливі схеми з’єднання: Y/Y, Δ/Δ, Y/Δ, Δ/Y.

Група з’єднань – цифри, що позначають кут зсуву вторинної лінійної напруги відносно первинної лінійної напруги, що необхідно знати при вмиканні трансформаторів у паралельну роботу. Група з’єднань позначається цифрами 12, або 11, або 1. Коли стоїть цифра 12, то це означає кут зсуву 360º, цифра 11 – 330º, цифра 1 – 390º.

Коефіцієнт трансформації трифазного трансформатора при однакових з’єднаннях обмоток (Y/Y або Δ/Δ) визначається відношенням лінійних напруг, а при різних (Δ/Y або Y/Δ) – як відношення фазних напруг.

На рис. 5.10 приведено умовне позначення трифазного трансформатора на електричних схемах.

Рис. 5.10 – Умовне позначення трифазного трансформатора

 на електричних схемах

Маркування трансформаторів здійснюється шляхом нанесення на паспортну табличку певної літерно-цифрової абревіатури. 

Перша літера – вид трансформатора: А – автотрансформатор, відсутність літери – трансформатор.

Друга літера – кількість фаз: Т – трифазний трансформатор, О – однофазний трансформатор. 

Третя літера – наявність розщепленої обмотки нижчої напруги – літера Р (може не бути).

Четверта літера (група літер) – позначення системи охолодження:

С – природне повітряне охолодження та відкрите виконання; 

СЗ – природне повітряне охолодження та захищене виконання; 

СГ – природне повітряне охолодження та герметичне виконання;

СД – примусове повітряне охолодження (з дуттям); 

М – природне оливне охолодження; 

Д – природне оливне охолодження з дуттям повітря; 

ДЦ – оливне охолодження із примусовою циркуляцією оливи та дуттям повітря для охолодження оливи;

МВ – оливо-водяне охолодження із природною циркуляцією оливи;

Ц – оливо-водяне охолодження із примусовою циркуляцією оливи;

Н – природне охолодження негорючим діелектриком (наприклад, совтолом);

НД – природне охолодження негорючим діелектриком з дуттям повітря.

П’ята літера – кількість обмоток: Т – трьох-обмотковий трансформатор, відсутність літери – двох-обмотковий трансформатор. 

Шоста літера – наявність пристрою регулювання напруги під навантаженням: літера Н (може не бути).  

Сьома літера – галузь використання:

П – для систем живлення; 

И – для живлення електрифікованого інструменту; 

С – для власних потреб. 

Через дефіс вказується номінальна потужність трансформатора, вимірювана в кВА, через дріб – номінальна напруга обмотки вищої напруги в кВ.  

Наприклад: ТСЗИ-1,6 – трифаз-ний трансформатор із природним повітряним охолодженням у захищеному виконанні, для живлення електрифікованого інструменту, потужністю 1,6 кВА.

На рис. 5.11 показано зовнішній вигляд силового трифазного трансформатора типу ТМ (трифазний трансформатор із природним оливним охолодженням). 

Рис. 5.11 – Зовнішній вигляд силового трифазного 

трансформатора типу ТМ

Пожежна небезпека трансформаторів. Як і будь-які інші електротехнічні вироби, трансформатори являють собою певну пожежну небезпеку.  

Відповідно до вимог стандарту ГОСТ 12.1.004 пожежна небезпека зумовлена наявністю горючих речовини та матеріалів, окислювача і джерел запалювання. Горючі речовини та матеріали й окислювач створюють горюче середовище. 

Пожежна небезпека трансформаторів зумовлена наявністю горючих речовин і матеріалів в їх конструкції (трансформаторна олива, ізоляція обмоток, горючі конструктивні елементи) та джерел запалювання (струми короткого замикання, струми перевантаження, великі перехідні опори в місцях контактних з’єднань, вихрові струми в осерді).

При нормальному режимі роботи трансформатора відбувається теплове нагрівання обмоток і осердя. Для відводу цього тепла у трансформаторах невеликої потужності застосовується природне повітряне охолодження (сухі трансформатори). У трансформаторах середньої та великої потужності осердя й обмотки занурюються в резервуар, заповнений трансформаторною оливою. Резервуари із трансформаторною оливою охолоджуються як природним шляхом, так і примусовим – обдув повітрям. Для збільшення поверхні охолодження часто влаштовують трубчастий радіатор. Трансформатори великої потужності обладнуються розширювальним резервуаром для оливи. Вихід з ладу системи охолодження веде до виникнення пожежонебезпечної ситуації у трансформаторі.

Трансформаторна олива – добрий діелектричний матеріал, але горюча рідина з температурою спалаху близько +140 ºС, що сприяє підвищенню пожежної небезпеки трансформатора. Для усунення цього недоліку випускаються трансформатори, заповнені важкогорючим рідким діелектриком – совтолом. Недоліком таких трансформаторів є те, що продукти термічного розкладання совтола є отруйними. Тому трансформатори, в яких застосовується совтол, обладнані спеціальними газовбирачами.

Пожежна небезпека трансформаторів у процесі експлуатації збільшується внаслідок погіршення властивостей (старіння) ізоляції. Трансформатори підлягають періодичному обслуговуванню, яке передбачає, зокрема, підтягування болтових з’єднань, замір властивостей ізоляції обмоток, а для оливо-наповнених трансформаторів – додатково перевірку властивостей оливи (за наслідками перевірки здійснюється або очищення (регенерація) оливи або її заміна). Періодичність технічного обслуговування трансформаторів визначається відповідними "Правилами технічної експлуатації".