Limitacions d'operació del transformador

Les pèrdues per calor del transformador
Les classificacions tèrmiques d'un transformador estan determinades pels tres factors següents:

1. La quantitat de calor produïda en el debanats i connexions
2. La quantitat de calor produïda en el nucli de ferro
3. L'eficàcia amb que la calor pot ser dissipada del transformador

Per tant, la calor que es produeix ha de ser igual a la calor que s'elimina o dissipa per assolir un equilibri tèrmic.
L'eficiència dels transformadors de potència és alta, sobretot, per als grans transformadors a plena càrrega. No obstant això, les pèrdues són presents en tots els transformadors. Aquestes pèrdues es classifiquen com:

• Per la llei de Joule o I²·R
• Per les corrents en el nucli

Pèrdues del coure
Les pèrdues del coure són resistives i proporcionals al corrent de càrrega. A mesura que es carrega el transformador, la calor que es produeix en els debanats i connexions primàries i secundàries, és a causa de la I^2·R. A càrregues baixes, la quantitat de calor produïda serà petita, però a mida que augmenta la càrrega, la quantitat de calor produïda arriba a ser significativa.
A plena càrrega, s'estarà operant en o prop de la seva temperatura de disseny.
La següent figura, mostra la relació entre el  corrent i la calor produïda en els debanats del transformador.

Pèrdues del ferro
Les pèrdues del ferro es deuen a les corrents de Foucault formades en el nucli del transformador. Les línies de flux es formen al voltant dels conductors que porten corrent. La major part del flux és com s'indica a la següent figura, de manera que flueix al voltant del nucli.
Les laminacions proporcionen petits espais entre les plaques. Com que és més fàcil per al flux magnètic fluir a través del ferro que l'aire o oli, el flux de dispersió que pot causar pèrdues en el nucli es redueix al mínim.

El flux, fluirà perpendicularment a la base i causarà corrents paràsits que es crearan en el propi nucli. Per reduir aquest efecte, el nucli està laminat tal com s'il·lustra a la següent figura. Les laminacions proporcionen petits espais entre les plaques.

Limitacions de temperatura del transformador
Per transformadors secs (refrigerat per aire) (que normalment tenen els seus bobinats aïllats amb resina de silicona), el límit de temperatura és de 155°C.
Permetre que l'aire circuli a través dels debanaments i sobre el nucli permet refredar aquests transformadors. Suposant una temperatura ambient màxima de 40°C, llavors l'augment de la temperatura es limita a 155° - 40° = 115°C.
Per als transformadors aïllats en oli, en general, hi ha un termòmetre de l'oli per proporcionar la temperatura del bobinat. Es deriva fent passar una quantitat representativa del corrent de càrrega a través d'una resistència col·locada en l'oli segons la següent figura.

Els límits actuals
Tenen dos efectes directes sobre el transformador:
Produeixen calor en els bobinats del transformador com s'ha comentat anteriorment.
Es produeix una caiguda de tensió en el debanament de sortida proporcional al corrent de càrrega. A mesura que es carrega el transformador, la tensió secundària caurà a causa dels efectes de la resistència del debanat i la reactància.

Límits de tensió i freqüència
Ja s'ha comentat com la tensió i freqüència de funcionament s'han de mantenir dins dels valors nominals a causa del disseny físic (aïllament del debanat i la construcció del nucli). L'efecte d'aquests paràmetres en el sobreescalfament del nucli que a vegades, passa per alt.
Si la tensió augmenta mentre la freqüència es manté constant, o la freqüència cau mentre que la tensió es manté constant, el flux al nucli augmentarà. El nucli s'escalfarà a causa dels efectes de histèresi i corrents paràsits en el nucli.

Font: Electrical Engineering