Сердечник с размещенными на нем обмотками обычно опускают в бак, заполненный трансформаторным маслом. Роль масла двоякая: коэффициент теплоотдачи при конвекционном теплообмене в масле в 15—20 раз больше, чем в воздухе, это заметно облегчает условия охлаждения обмоток и сердечника; электрическая прочность изоляционных материалов, погруженных в масло, повышается.
Конструкция трансформаторного бака определяется системой охлаждения, типом трансформатора и его мощностью.
Простой и надежной для заполненного маслом трансформатора следует считать естественную систему охлаждения, которая прочно утвердилась в трансформаторах мощностью <10 000 кВА с гладкими баками (рис. 25,а), трубчатыми (рис. 25,б) и радиаторными (рис. 25,в).
Баки с гладкими стенками применяются для трансформаторов мощностью <30 кВА.
Бак с трубчатыми охладителями представляет собой конструкцию, которая при естественном охлаждении надолго укрепится в трансформаторостроении благодаря большой механической прочности и хорошей теплоотдаче.
Рис. 25. Трансформаторы:
а — с гладким баком; б — с трубчатым баком; в — с радиаторным баком.
Для более мощных трансформаторов (Sn>10 000 кВА) открытой установки принята система с искусственной вентиляцией, в которой усиленный отвод тепла осуществляется автоматически управляемыми вентиляторами, обдувающими трансформатор.
При мощности S>20 000 кВА эффективными считаются системы с принудительной циркуляцией масла и наружным воздушным или водяным охлаждением.
Принудительная циркуляция масла при увеличении скорости его движения позволяет значительно усилить теплоотдачу от обмотки к маслу, получить более равномерное распределение температур по высоте обмотки и обеспечить надлежащее охлаждение сердечника через соответствующие каналы. Применение более интенсивных средств охлаждения — один из путей увеличения единичной мощности трансформаторов.
При соприкосновении с воздухом масло окисляется, увлажняется и загрязняется, что ухудшает его изоляционные свойства.
Чтобы уменьшить поверхность соприкосновения масла с воздухом, на крышке трансформаторов мощностью более 50—75 кВА помещают бак, называемый расширителем 1, соединенный патрубком с баком трансформатора (рис. 25,б и в). Трансформатор заливается маслом целиком, а поверхность соприкосновения масла с воздухом перемещается в расширитель и уменьшается, при этом воздух соприкасается с маслом, температура которого ниже, чем масла в баке трансформатора. Объем расширителя составляет около 10% объема бака трансформатора, открытая поверхность масла при колебаниях температуры при изменении нагрузки трансформатора и окружающей среды всегда должна оставаться в пределах расширителя. При наличии расширителя продукты разложения масла и влаги почти не попадают в основной бак, а скапливаются на дне расширителя, где предусмотрено отверстие, снабженное пробкой для спуска осадков и масла.
При внутренних повреждениях в трансформаторе возможно интенсивное испарение масла, сопровождающееся выделением газа. Для предотвращения в этом случае деформации бака в крышке трансформатора предусмотрена выхлопная труба 2, нормально закрытая стеклянной мембраной, лопающейся при повышении давления внутри бака (рис. 25,б и в). Масло — горючее вещество, поэтому масляные трансформаторы взрывоопасны. В отдельных случаях трансформаторы, устанавливаемые в зданиях, на химических предприятиях, шахтах, для пожаробезопасности выполняют или сухими с применением неорганических изоляционных материалов, пропитанных кремнеорганическим лаком, или заполненными негорючими жидкими диэлектриками. Но негорючие жидкие диэлектрики очень чувствительны к влиянию загрязнений, гигроскопичны и представляют собой сильные растворители. Практическая возможность внедрения газонаполненных трансформаторов зависит от наличия приемлемого с экономической точки зрения газа, обладающего характеристиками, лучшими, чем у применяемого в настоящее время воздуха.
