Являясь важнейшим компонентом энергетических систем, масляные-трансформаторы выполняют такие функции, как преобразование напряжения, преобразование тока и преобразование импеданса. Их принцип работы основан на законе электромагнитной индукции, обеспечивающем эффективную передачу и преобразование электрической энергии посредством ряда физических процессов.
Масляный-трансформатор в основном состоит из железного сердечника, обмоток и изолирующего масла. Железный сердечник обычно изготавливается из ламинированных листов кремнистой стали с высокой магнитной проницаемостью. Его функция заключается в обеспечении пути с низким-сопротивлением для переменного магнитного поля, уменьшая гистерезис и потери на вихревые токи. Обмотки разделены на обмотки высокого-напряжения и обмотки низкого-напряжения, каждая из которых намотана вокруг железного сердечника и изготовлена из хорошо-изолированного провода. Изоляционное масло не только обеспечивает изоляцию, но и рассеивает тепло, образующееся во время работы трансформатора, передавая его стенкам масляного бака путем конвекции.
Когда переменный ток протекает в первичную обмотку трансформатора (сторона высокого-напряжения или сторона низкого-напряжения), переменный ток в проводе создает переменное магнитное поле в железном сердечнике. Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, это изменяющееся магнитное поле индуцирует электродвижущую силу в соседней вторичной обмотке. В частности, если количество витков в первичной обмотке равно N₁, количество витков во вторичной обмотке равно N₂, первичное напряжение равно U₁ и вторичное напряжение равно U₂, то соотношение преобразования напряжения трансформатора удовлетворяет уравнению U₁/U₂=N₁/N₂. Когда N₁ > N₂, трансформатор является понижающим трансформатором; в противном случае это повышающий-трансформатор. Ток обратно пропорционален количеству витков, то есть I₁/I₂=N₂/N₁, обеспечивая близкий баланс между входной и выходной мощностью (без учета потерь).
Изоляционное масло играет множество ролей в работе трансформатора. Во-первых, он заполняет зазоры между обмотками и сердечником, улучшая электрическую изоляцию. Во-вторых, благодаря своей высокой теплоемкости масло передает тепло, выделяемое сердечником и обмотками, к радиатору посредством естественной конвекции или принудительной циркуляции, поддерживая температуру оборудования в безопасном диапазоне. Кроме того, конструкция,-погруженная в масло, эффективно изолирует воздух, замедляя старение изоляционного материала.
Масляные-трансформаторы обеспечивают гибкое преобразование напряжения за счет электромагнитной индукции. Их эффективность и надежность зависят от конструкции магнитной цепи сердечника, соотношения витков обмотки, а также теплоотводящих и изоляционных свойств изоляционного масла. Этот принцип делает трансформаторы незаменимым основным компонентом современных энергетических сетей, поддерживая стабильную передачу электроэнергии от производства до потребления.