1. Budowa obwodu magnetycznego (rdzenia) i uzwojeń transformatorów jedno
i trójfazowych  wpływ budowy na pracę transformatora (kształt prądu
magnesującego i napięcia po stronie obciążenia)
Rdzeń składa się z pakietowanych izolowanych blach o grubości 0,35-0,5mm
- przez co
ogranicza siÄ™ straty wiroprÄ…dowe. Blachy sÄ… walcowane na zimno
(anizotropowe) i majÄ…
niską stratność (wąska pętla histerezy,
materiał  magnetycznie miękki - krzywa 1
na
rys.2.1) - przez co ogranicza siÄ™ straty
histerezowe.
Budowa uzwojeń: cylindryczna (uzwojenie o niższym napięciu jest bliżej
rdzenia ze
względu na łatwość odizolowania od kolumny) oraz krążkowa (cewki
rozmieszczone sÄ…
na przemian: na wyższe GN i niższe napięcie DN, uzwojenia transformatora
te ostatnie są bliżej jarzma); a) cylindryczne, b) krążkowe
Transformatory trójfazowe mogą być złożone z trzech transformatorów jednofazowych lub
zbudowane jako samodzielne jednostki o trzech lub pięciu kolumnach. Schemat budowy
rdzenia transformatora trójfazowego obrazujący przejście od konfiguracji trzech
transformatorów jednofazowych, przez transformator z przestrzennie rozmieszczonym
rdzeniem, do transformatora pięciokolumnowego albo trójkolumnowego jest przedstawiony
niżej:
SymetriÄ™ obwodu magnetycznego zapewnia jedynie
przestrzenna budowa rdzenia.
Jako niepraktyczna nie znalazła zastosowania.
Niesymetria magnetyczna rdzenia wynika z
likwidacji części jarzma i  spłaszczeniu konstrukcji.
Zakładając symetrię strumieni
wytworzonych przez fazy uzwojenia, zgodnie z
pierwszym prawem Kirchhoffa dla obwodu
magnetycznego suma strumieni wynosi zero, można
pominąć nieuzwojone kolumny transformatora. W ten
sposób otrzymuje się rdzeń trójkolumnowy, stosowany w
transformatorach energetycznych. Niesymetria obwodu magnetycznego w transformatorze
trójkolumnowym wpływa na wartość prądu fazowego magnesowania - środkowa kolumna
ma inne warunki magnesowania niż kolumny skrajne, praktycznie jest widoczna w stanie. jałowym pracy
transformatora. Dla transformatora zasilanego niesymetrycznie należy
stosować wykonanie płaszczowe rdzenia. W wyniku pozostawienia dodatkowej nieuzwojonej kolumny,
zwykle podzielonej na dwie o mniejszym przekroju, otrzymuje się rdzeń pięciokolumnowy. Rdzenie
pięciokolumnowe dla tej samej wartości strumienia magnetycznego pozwalają zmniejszyć wysokość
jarzma transformatora wielkiej mocy.
2. Dane znamionowe transformatora, definicje i metody wyznaczenia: przekładni
napięciowej, napięcia zwarcia, grupy połączeń
Dane znamionowe transformatora wyznaczające jego schemat zastępczy:
- układ połączeń i grupa połączeń, np. Yd5
- moc znamionowa, moc pozorna SN
- napięcia znamionowe międzyfazowe U 1 N U2 N
- napięcie zwarcia (%U N)u K
- częstotliwość znamionowa f N
- prÄ…dy znamionowe I 1 N I2 N
- znamionowe straty mocy w żelazie (straty jaÅ‚owe) DðP Fe (%S N )
- prąd biegu jałowego I 0 (%I N)
- znamionowe straty mocy (straty obciążeniowe) w uzwojeniach DðP wN (%S N )
Przekładnia napięciowa- Przekładnia transformatora  liczba określająca stosunek wartości napięcia wtórnego
do pierwotnego w transformatorze
gdzie: n  liczba zwojów uzwojenia U  napięcie elektryczne I  natężenie prądu elektrycznego indeks 1 
strona pierwotna indeks 2  strona wtórna
Napięcie zwarcia- wartość napięcia jakie należy przyłożyć do zacisków pierwotnego
uzwojenia, którego uzwojenie wtórne jest zwarte, aby w uzwojeniach płynął prąd
znamionowy.
Grupy połączeń- przesunięcie kątowe między wektorami odpowiadających sobie napięć strony górnej i dolnej,
wyrażone w godzinach, przy czym 1h odpowiada 30º. W zależnoÅ›ci od sposobu poÅ‚Ä…czenia uzwojeÅ„ (gwiazda,
trójkąt lub zygzak) po stronie górnej i dolnej należą transformatory do różnych grup połączeń. W Polsce zalecane
sÄ… grupy Yy0, Dy5, Yd5, Yz5, Dy11, Yd11, Yz11.
3. Schemat zastępczy fazowy transformatora trójfazowego, stopnie uproszczenia,
wyznaczanie parametrów schematu, podstawy sprowadzania parametrów ze strony
wtórnej na pierwotną
W stanie ustalonym, w warunkach pełnej symetrii dla transformatora trójfazowego, stosuje się
schemat zastępczy transformatora jednofazowego, przy czym wielkości w nim występujące są
wielkościami fazowymi. Stan obciążenia analizujemy od strony zasilania  pierwotnej.
W celu ujednolicenia wyznaczania parametrów schematu zastępczego przyjmuje się, że
niezależnie od układu połączeń rzeczywistego transformatora trójfazowego, schemat dla fazy
odpowiada zastępczemu połączenie strony pierwotnej i strony wtórnej transformatora w
gwiazdę. Oznacza to, że prądy wyznaczone na podstawie tego schematu odpowiadają zawsze
prądom przewodowym rzeczywistego transformatora i jednocześnie prądom fazowym dla rzeczywistego
połączenia danego uzwojenia w gwiazdę. W przypadku połączenia
rzeczywistego uzwojenia strony pierwotnej lub wtórnej w trójkąt, wartości prądów fazowych
takiego uzwojenia są 3 razy mniejsze niż prądy wyznaczone na podstawie schematu
zastępczego (jednocześnie należy uwzględnić fakt wprowadzenia przekładni napięciowej, w
wyniku sprowadzenia parametrów strony wtórnej transformatora na pierwotną). Przy takim
podejściu, niezależnie od rzeczywistego układu połączeń danego uzwojenia, napięcia fazowe
są 3 razy mniejsze od napięć międzyfazowych (jednocześnie należy uwzględnić fakt
wprowadzenia przekładni napięciowej, w wyniku sprowadzenia parametrów strony wtórnej
transformatora na pierwotnÄ…).
Korzystając z pomiaru w stanie jałowym i stanie zwarcia oraz z pomiaru rezystancji uzwojeń
prądem stałym, wyznacza się parametry układu zastępczego według zależności:
z biegu jałowego:
ze zwarcia:
Indeks k 
oznacza stan zwarcia, indeks 0  stan jałowy.
Wyróżnia się cztery stopnie uproszczenia pełnego schematu zastępczego transformatora.
0
1 - pomijamy rezystancjÄ™ żelaza, gdyż: R Fe >ð>ð ðX m
20 - pomijamy oba parametry gałęzi poprzecznej - R Fe i X m , gdyż:
Z phN - impedancja fazowa znamionowa transformatora (impedancja odniesienia).
Zakładamy, że do wytworzenia strumienia nie potrzeba prądu magnesującego czyli:
mð ð=ð ðÄ„ð. Schemat, w którym uwzglÄ™dnia siÄ™ jedynie parametry gaÅ‚Ä™zi podÅ‚użnej
(impedancjÄ™ zwarcia transformatora Z k ) jest podstawowym schematem w analizie pracy
transformatora pod obciążeniem jak też w warunkach pracy równoległej.
Z k =ð ð(R 1 +ð ðR2óð ð) +ð ðj(Xsð ð1 +ð ðXsð ð2 óð ð) =ð ðR k +ð ðjX k
30 - pomijamy parametry gałęzi poprzecznej - R Fe , X m i rezystancję zwarcia - R k .
Przyjmujemy, że: R k <ð<ð ðX k
Założenie to stosowane jest w analizie dużych jednostek w energetyce.
40 - przyjmujemy transformator idealny (bezstratny), czyli pomijamy wszelkie impedancje
wewnętrzne transformatora.
Schemat stosowany w elektrotechnice, umożliwia wyjaśnienie zasad przetwarzania
energii elektrycznej i sprowadzania wielkości jednej strony transformatora na drugą.
4. Charakterystyka zewnętrzna transformatora, zmienność napięcia dla różnych
obciążeń, podać zależności i ilustrację graficzną;
Charakterystyki
zewnętrzne
transformatora dla
trzech obciążeń:
indukcyjnego o L ind
cosjð ð=ð ðcosjð ð,
rezystancyjnego o cos
=ð1 L jð ði
pojemnościowego o L
cap cosjð ð=ð ðcosjð
ð
ð
KÄ…t przesuniÄ™cia fazowego L jð ðpomiÄ™dzy prÄ…dem i napiÄ™ciem na fazie obciążenia jest kÄ…tem skierowanym i
jego znak zależy od charakteru obciążenia.
I tak:
dla obciążenia o charakterze indukcyjnym - >ð ð0 L jð ð
dla obciążenia o charakterze pojemnoÅ›ciowym - <ð ð0 L jð ð(2.106)
Zatem funkcja L sinjð ðmoże przyjąć ujemnÄ… wartość.
Zmienność napięcia zgodnie z definicją wynosi:
Jeśli odniesiemy ją do wartości znamionowej napięcia fazowego N U1 po przyjęciu, \
e
N N I I2 1 óð ð@ð ðotrzymamy:
gdzie:
u - napięcie zwarcia w procentach.
Zmienność napięcia można również wyznaczyć z równoważnych zależności:
ð
lub
Uproszczone wykresy wskazowe fazowe dla U =ð ðconst 1 i trzech różnych obciążeÅ„ transformatora: a)
indukcyjnego, b) rezystancyjnego, c) pojemnościowego.
ð
ð
Przykładowa zależność
zmienności napięcia od
współczynnika ðmocy L cosjð ði
rodzaju obciążenia dla
transformatora o napięciu
zwarcia Uk ð=ð ð6% .
ð
5. Wymagania stawiane transformatorom trójfazowym przy pracy równoległej, do
każdego z nich podaj warunki, jakie winny spełniać te transformatory (uporządkuj
warunki pod kątem ważności).
Wymagania stawiane transformatorom przy pracy równoległej:
a) w stanie jałowym nie powinny płynąć prądy wyrównawcze,
b) transformatory winny obciążać się proporcjonalnie do swych mocy znamionowych,
c) prądy obciążenia winny być ze sobą w fazie.
Warunki jakie muszą te transformatory spełnić, aby sprostać wymaganiom:
ad a) napięcia po stronie wtórnej muszą być równe co do modułu i fazy, co zwykle oznacza:
- ten sam układ połączeń transformatorów,
- tą samą grupę połączeń (kąt godzinowy) - poprzez przełączenie faz można spełnić ten warunek dla
różnych grup połączeń, a niespełnienie tego warunku jest niezwykle groz
ne z uwagi na duże wartości
prądów wyrównawczych,
- równość przekładni (gdyż przeważnie wszystkie jednostki zasilane są z tych samych szyn) dopuszczalna
odchyłka wynosi do 0,5% od wartości średniej;
ad b) napięcia zwarcia mogą różnić się nie więcej niż o 10% od ich wartości średniej, transformator o
mniejszej wartości napięcia zwarcia bardziej się obciąża;
ad c) moce znamionowe transformatorów winny pozostawać w stosunku wzajemnym nie
większym niż 3:1, co zapewnia podobieństwo ich trójkątów impedancji zwarcia - rys.2.45.
(zachowanie stosunku wzajemnego reaktancji i rezystancji gałęzi podłużnych).
Rys.2.45.
Trójkąt impedancji zwarcia
Wyjaśnienie ostatniego warunku:
Wyrażenie wynikające z warunku równości napięć wtórnych, zgodnie ze
wzorem (2.129)
możemy zapisać w postaci:
gdzie: k Z - moduÅ‚ impedancji zwarciowej, jð k
jð ð- argument impedancji zwarciowej danego transformatora.
PrÄ…dy obciążenia obu transformatorów A I 2 , B I 2 bÄ™dÄ… ze sobÄ… w fazie, jeżeli: jð kA ð=ð ðjð kB ð ð,czyli:
cosjð kA ð ð=ð ðcosjð kB ð ðlub (trójkÄ…ty impedancji zwarcia - rys.2.45 sÄ… podobne).
Wartość współczynnika mocy zależy od wielkości transformatora. Ze wzrostem mocy znamionowej
wartość reaktancji zwarcia rośnie relatywnie szybciej niż wartość rezystancji zwarcia, zatem w praktyce
zgodność faz prądów stron wtórnych transformatorów można uzyskać wówczas, gdy moce znamionowe
tych transformatorów zbytnio się nie różnią.