Nelle principali sottostazioni dei sistemi di alimentazione elettrica del trasporto ferroviario urbano, vengono generalmente utilizzati trasformatori trifase-in olio-immersi in olio. I trasformatori a bagno d'olio- sono costituiti principalmente da un nucleo, avvolgimenti, serbatoio dell'olio, dispositivo di regolazione della tensione, radiatore, conservatore dell'olio, relè del gas, boccole isolanti e tubi-antideflagranti.
1. Nucleo Il nucleo è composto da fogli di acciaio al silicio impilati con buona permeabilità magnetica, che formano un circuito chiuso di flusso magnetico. Sia l'avvolgimento primario che quello secondario del trasformatore sono avvolti sul nucleo.
I nuclei del trasformatore sono divisi in due strutture: tipo-core e tipo-shell. Attualmente, i trasformatori più utilizzati sono di tipo core-. Un core di tipo core- è costituito da una colonna principale e da un giogo. Il nucleo di un trasformatore immerso nell'olio- è dotato di canali interni per l'olio per il raffreddamento del nucleo, facilitando la circolazione dell'olio e migliorando la dissipazione del calore.
2. Avvolgimenti
Gli avvolgimenti, detti anche bobine, sono il circuito conduttivo di un trasformatore, costituito da filo di rame o alluminio avvolto in più strati di forma cilindrica. Gli avvolgimenti primari e secondari sono avvolti concentricamente sul nucleo di ferro. Per quanto riguarda l'isolamento, l'avvolgimento a bassa-tensione è generalmente all'interno e l'avvolgimento ad alta-tensione è all'esterno. Il materiale isolante avvolge i conduttori per garantire l'isolamento tra i conduttori e tra i conduttori e la terra.
3. Serbatoio dell'olio
Il serbatoio dell'olio è l'involucro esterno di un trasformatore-immerso nell'olio. La sua funzione, oltre a contenere l'olio, è quella di ospitare altri componenti.
4. Dispositivo di regolazione della tensione
Il dispositivo di regolazione della tensione è predisposto per garantire la stabilità della tensione secondaria del trasformatore. Quando la tensione di alimentazione fluttua, il dispositivo di regolazione della tensione regola il commutatore del trasformatore per garantire una tensione di uscita secondaria stabile. I dispositivi di regolazione della tensione si dividono in commutatori sotto-carico e commutatori-a vuoto.
5. Radiatore
Il radiatore è montato sulla parete del serbatoio, collegato al serbatoio tramite tubi in alto e in basso. Quando c'è una differenza di temperatura tra la temperatura superiore e quella inferiore dell'olio, viene creata una corrente di convezione attraverso il radiatore, raffreddando l'olio prima che ritorni nel serbatoio, abbassando così la temperatura dell'olio del trasformatore. Per migliorare l'efficienza del raffreddamento, è possibile utilizzare l'auto-raffreddamento, il raffreddamento ad aria forzata e il raffreddamento ad acqua forzata.
6. Conservatore dell'olio
Il conservatore dell'olio, noto anche come serbatoio dell'olio, fornisce un cuscinetto contro l'espansione e la contrazione termica dell'olio del trasformatore, causando l'aumento o la diminuzione del livello dell'olio. Mantiene il serbatoio pieno d'olio e riduce l'area di contatto tra olio e aria, rallentando l'ossidazione.
7. Relè del gas
Il relè gas, detto anche relè metano, è il principale dispositivo di protezione contro i guasti interni del trasformatore. Viene installato al centro del tubo dell'olio che collega il serbatoio e il conservatore dell'olio. Quando si verifica un grave guasto interno al trasformatore, il relè gas attiva il circuito di intervento dell'interruttore; quando si verifica un guasto interno minore, il relè gas attiva il circuito di segnalazione guasto.
8. Boccole isolanti Le boccole isolanti per alta-tensione e bassa-tensione si trovano sul coperchio superiore del serbatoio del trasformatore. I trasformatori- immersi in olio utilizzano generalmente boccole isolanti in porcellana. La funzione delle boccole isolanti è quella di mantenere un buon isolamento tra i conduttori dell'avvolgimento ad alta-tensione e bassa-tensione e il serbatoio, nonché di fissare i conduttori.
9. Tubo a prova di esplosione- Il tubo a prova di esplosione-, noto anche come sfiato di sicurezza, è installato sul serbatoio del trasformatore e la sua uscita è sigillata con una membrana di vetro a prova di esplosione-. Quando si verifica un grave guasto interno al trasformatore e il relè del gas non funziona correttamente, il gas all'interno del serbatoio sfonda la membrana di vetro antideflagrante-e viene espulso dallo sfiato di sicurezza, impedendo l'esplosione del trasformatore.
