Основные части трансформатора - это магнитопровод и обмотки. Магнитопровод трансформатора выполняют из листовой электротехнической стали. Перед сборкой листы с двух сторон изолируют (в основном карлитовым покрытием). Такая конструкция магнитопровода дает возможность в значительной степени ослабить в нем вихревые токи. Часть магнитопровода, на которой располагают обмотки, называют стержнем.
Броневые трансформаторы имеют разветвленный магнитопровод с одним стержнем и ярмами, частично прикрывающими («бронирующими») обмотки.
Стержневая конструкция имеет наибольшее распространение, особенно в трансформаторах большой и средней мощности.
В трехфазных стержневых трансформаторах имеются три стержня. Их достоинство - меньшее количество материалов (по закону Кирхгофа сумма магнитных потоков в узле равна 0, т.е. не требуется дополнительный стержень, как для однофазных трансформаторов).
В трансформаторах большой мощности применяют бронестержневую конструкцию магнитопровода , которая хотя и требует несколько повышенного расхода электротехнической стали, но позволяет уменьшить высоту магнитопровода (НВС < НС), а следовательно, и высоту трансформатора. Это имеет большое значение при его перевозке в собранном виде.
По способу соединения стержней с ярмами различают магнитопроводы стыковые и шихтованные. В стыковых магнитопроводах стержни и ярма собирают раздельно, а затем соединяют посредством крепежных частей. Такая конструкция магнитопровода облегчает посадку обмоток на стержни, так как для этого достаточно снять только верхнее ярмо. Но при шихтовой сборке магнитопровода, когда листы (полосы) собирают «внахлестку», воздушный зазор в месте стыка стержней и ярем может быть сделан минимальным, что значительно снизит магнитное сопротивление магнитопровода. Кроме того, механическая прочность шихтованного магнитопровода намного выше, чем стыкового. Все это привело к тому, что шихтованные магнитопроводы получили основное применение. Листы магнитопровода стягивают посредством стеклобандажа.
В последнее время сборку листов (полос) магнитопровода в пакет выполняют наложением на стержни бандажа из стекловолокняной ленты.
Форма поперечного сечения стержней зависит от мощности трансформатора: в небольших трансформаторах применяют стержни прямоугольного сечения , в трансформаторах средней и большой мощности -стержни ступенчатого сечения с числом ступеней, возрастающим с увеличением мощности трансформатора. Ступенчатое сечение стержней обеспечивает лучшее использование площади внутри обмотки, так как периметр ступенчатого стержня приближается к окружности. В трансформаторах большой мощности для улучшения теплоотдачи между пакетами стали магнитопровода устраивают вентиляционные каналы .
Магнитопроводы трансформаторов малой мощности обычно изготовляют из узкой ленты холоднокатаной (текстурованной) стали путем навивки. Такая сталь имеет улучшенные магнитные свойства в направлении проката (но длине ленты), что позволяет уменьшить вес витого магнитопровода по сравнению с шихтованным. Обычно ленточные магнитопроводы делают сборными, собирают встык и стягивают специальными накладками (хомутами). Такая конструкция магнитопровода значительно упрощает сборку трансформатора.
Обмотки трансформаторов выполняют из проводов круглого и прямоугольного сечения, изолированных кабельной бумагой, лаковым покрытием и другими материалами с лучшими характеристиками по устойчивости и температуре.
Обмотки бывают цилиндрические, располагаемые на стержнях концентрически, и дисковые, располагаемые на стержнях в чередующемся порядке.
Магнитопровод трансформатора вместе с кожухом или баком заземляют, что обеспечивает безопасность обслуживания трансформатора.
Возможны два варианта взаимного расположения обмоток на стержнях магнитопроводов: раздельное расположение (на одном стержне обмотка ВН, а на другом - НН) применяют весьма редко и только в высоковольтных трансформаторах, так как это создает лучшие условия для надежной изоляции обмотки ВН от обмотки НН; однако в этом случае наблюдается увеличение магнитного потока рассеяния.
Наиболее распространено равномерное концентрическое расположение обмоток на всех стержнях магнитопровода, так как это обеспечивает малую величину магнитного потока рассеяния. При этом обычно ближе к стержни располагают обмотку НН, так как она требует меньшей электрической изоляции от стержня (заземленного), затем применяется маслобарьерная изоляция в виде чередований масляных каналов и цилиндров из картона).
В трансформаторах с масляным охлаждением магнитопровод с обмотками помещен в бак, наполненный трансформаторным маслом.
Существует несколько систем масляного охлаждения:
1.M (ONAN) - естественная циркуляция масла и воздуха.
2.Д (ONAF) - естественная циркуляция масла и принудительная воздуха (вентилятор)
3.ДЦ (OFAF) - принудительная циркуляция масла и воздуха.
Омывая обмотки и магнитопровод, трансформаторное масло отбирает от них тепло и, обладая более высокой теплопроводностью, чем воздух, через стенки бака и трубы радиатора отдает ее в окружающую среду. Наличие трансформаторного масла обеспечивает более надежную работу высоковольтных трансформаторов, так как электрическая прочность масла намного выше, чем воздуха. Масляное охлаждение интенсивнее воздушного, поэтому габариты и вес масляных трансформаторов меньше, чем у сухих трансформаторов такой же мощности.
В трансформаторах мощностью до 20-30 кВ∙А применяют баки с гладкими стенками. У более мощных трансформаторов для увеличения охлаждаемой поверхности стенки бака делают ребристыми или же применяют трубчатые баки.
Масло, нагреваясь, поднимается наверх и, охлаждаясь, опускается вниз. При этом масло циркулирует в трубах, что способствует более быстрому его охлаждению .
У трансформаторов классов мощности 110 кВ и выше для охлаждения применяют радиатор.
Для компенсации объема масла при температурном расширении, а также для защиты масла трансформатора от окисления и увлажнения при контакте с воздухом в трансформаторах применяют расширитель, установленный на крышке бака и сообщающийся с ним. Колебания уровня масла с изменением его температуры происходят не в баке, который всегда заполнен маслом, а в расширителе, сообщающемся с атмосферой через воздухоосушитель. В наиболее мощных трансформаторах применяется пленочная защита, где масло не контактирует с воздухом.
В процессе работы трансформаторов не исключена возможность возникновения в них явлений, сопровождающихся бурным выделением газов, что ведет к значительному увеличению давления внутри бака. Газовое реле служит раннему обнаружению развивающихся дефектов, а также срабатывает при быстром перетеке масла из расширителя в бак при повреждении бака, и, наоборот, из бака в расширитель при внутреннем повреждении трансформатора.