Номінальною первинною напругою трансформатора називається така напруга, яке, необхідно підвести до його первинної обмотці, щоб на затискачах розімкнутої вторинної обмотки отримати вторинне збігається напруга, вказана в паспорті трансформатора.
Номінальним вторинною напругою називають напругу, яка встановлюється на затисках вторинної обмотки при холостому ході трансформатора (до затискачів первинної обмотки підведено напругу, а вторинна обмотка розімкнути) і при підведенні до первинної обмотці номінального первинного напруги.
Напруга на вторинній обмотці при навантаженні змінюється, так як струм навантаження створює падіння напруги на активному і індуктивному опорах обмотки. Ця зміна вторинної напруги залежить не тільки від величини струму і опорів обмотки, а й від коефіцієнта потужності навантаження (рис. 1). Якщо трансформатор навантажений чисто активною потужністю (рис. 1, а), то напруга в порівнянні з іншими варіантами змінюється в менших межах.
На векторній діаграмі Е2 - ЕРС. у вторинній обмотці трансформатора. Вектор вторинного напруги буде дорівнює геометричній різниці:
де I2 - вектор струму у вторинній обмотці; X тр і R тр - відповідно індуктивний і активний опір вторинної обмотки трансформатора.
При індуктивному навантаженні і при тій же самій величині струму напруга знижується в більшому ступені (рис. 1, б). Це пов'язано з тим, що вектор I2 х X тр відстає від струму на 90 °, в цьому випадку більш круто повернуть назустріч вектору Е2, ніж у попередньому. При ємнісний навантаження збільшення струму навантаження викликає підвищення напруги на обмотці трансформатора (рис. 2, в). У цьому випадку вектор I2 х X тр по довжині рівний аналогічного вектору в перших двох випадках і також відстає від струму на 90 °, завдяки ємкісному характеру цього струму виявляється поверненим уздовж вектора Е2, і збільшує довжину U2 в порівнянні з Е2.
Мал. 1. Зміна вторинної напруги трансформатора U2 в залежності від коефіцієнта потужності навантаження (кута φ): а - при активному навантаженні; б - при індуктивному навантаженні; в - при ємнісний навантаження; Е2 - ЕРС. у вторинній обмотці трансформатора; I2 - струм у вторинній обмотці (струм навантаження); I0 - намагнічує струм трансформатора; Ф - магнітний потік в сердечнику трансформатора; Rтр Xтр. - активне і індуктивний опори вторинної обмотки.
В процесі експлуатації необхідно регулювати величину напруги на обмотці трансформатора. Це досягається зміною числа витків обмотки високої напруги. Змінюючи число витків цієї обмотки, включених в ланцюг високої напруги, можна змінювати коефіцієнт трансформації в межах від ± 5 до ± 7,5% номінального значення.
Схема відводів від обмоток з простим перемиканням представлена на малюнку 2. Відповідно до цих відводами в паспорті вказано мінімальне висока напруга, номінальне і максимальне. Якщо, наприклад, номінальна вторинна напруга трансформатора одно 10000 В, то напруга максимальне 1,05 Uн = 10500 В, а напруга мінімальне 0,95 Uн = 9500 В.
Для номінальної напруги 6000 В маємо відповідно 6300 і 5700 В. Число витків обмотки вищої напруги змінюють перемикачем, контакти якого знаходиться всередині трансформатора, а рукоятка виведена на його кришку.
Зазвичай для трансформаторів, які встановлюються поблизу понизительной підстанції 35/10 кВ або підвищує 0,4 / 10 кВ, коефіцієнт трансформації приймають рівним 1, 05х Kн, тобто ставлять перемикач відведень в положення + 5%. Якщо споживча підстанція віддалена від районної, в лінії електропередачі виникає значна втрата напруги, тому перемикач ставлять в положення -5%. Трансформатор в середній точці лінії електропередачі встановлюють на номінальний коефіцієнт трансформації (рис.3).
Мал. 2. Схема відводів від частини витків для вимірювання коефіцієнта трансформації на ± 5%
Мал. 3. Установка перемикача витків трансформатора в залежності від видалення споживчої трансформаторної підстанції від живильної районної підстанції.
В даний час промисловість освоїла випуск силових трансформаторів поной шкали потужностей 25, 40, 63, 100, 160, 250, 400 кВА і т. Д. Для регулювання напруги нові трансформатори забезпечені пристроями ПБЗ пли РПН. ПБЗ означає: перемикання обмоток без порушення, тобто при вимкненому трансформаторі.
Отпайки від обмоток дозволяють за допомогою їх перемикання змінювати напругу в межах від -5 до + 5% через кожні 2,5%. РПН означає: регулювання напруги під навантаженням (автоматичне). Воно дозволяє регулювати напругу в межах від-7,5 до + 7,5% шістьма ступенями, або через кожні 2,5%. Такими пристроями можуть забезпечуватися трансформатори від 63 кВА і вище. Позначення трансформатора з таким пристроєм - ТМН, ТСМАН.
Трифазні трансформатори ТМ і ТМН для трансформації енергії з 20 і 35 кВ на 0,4 кВ мають потужності 100, 160, 250, 400 і 630 кВА.