Pri praktickej práci pri výbere transformátora často stojí pred inžiniermi a obstarávaním základná, ale zásadná otázka: či si vybrať ajednofázový-transformátoralebo atrojfázový{0} transformátor? Hoci tieto dva typy transformátorov pracujú na rovnakom princípe a riadia sa zákonom elektromagnetickej indukcie, majú zásadné rozdiely v štruktúre, účinnosti, aplikačných scenároch a hospodárnosti. Jednofázový-transformátor má iba jednu súpravu železného jadra a vinutia, ktoré sa používajú pre jednofázové obvody striedavého prúdu; Troj-fázový transformátor pozostáva z troch jednofázových{4}} vinutí zdieľajúcich trojstĺpcové železné jadro, ktoré sa používajú v trojfázových{5}}systémoch striedavého prúdu. Pochopenie rozdielu medzi nimi sa netýka iba toho, či zariadenie dokáže splniť požiadavky na zaťaženie, ale ovplyvňuje aj prevádzkovú účinnosť, kvalitu energie a investičné náklady celého systému napájania. Aké sú teda výhody a nevýhody jednofázových transformátorov a trojfázových transformátorov-? Na aké konkrétne elektrické scenáre sa vzťahujú? Ako urobiť vhodné rozhodnutia v skutočných projektoch?
Konštrukčne má železné jadro jednofázového transformátora -zvyčajne tvar ústia alebo plášťa, s jednoduchou a kompaktnou konštrukciou, relatívne malým objemom a hmotnosťou, ľahko sa prepravuje a inštaluje a možno ho dokonca zavesiť priamo na tyč. Trojfázový transformátor integruje vinutia troch fáz do rovnakého železného jadra, pričom tri stĺpy železného jadra sú usporiadané do rovnostranného trojuholníka a sú spojené železnými strmeňmi, aby vytvorili uzavretý magnetický obvod. Táto spoločná konštrukcia jadra výrazne zvyšuje mieru využitia materiálu trojfázových transformátorov v porovnaní s jednofázovými transformátormi - v porovnaní s trojfázovou skupinou pozostávajúcou z troch jednofázových transformátorov s rovnakou kapacitou, pričom jeden trojfázový transformátor s rovnakou kapacitou môže ušetriť približne 20 až 30 percent materiálu jadra a minimalizovať straty medeného drôtu. Preto z hľadiska spotreby sypkého materiálu a nákladov na vybavenie majú trojfázové transformátory prirodzené ekonomické výhody v prípade vysokokapacitných a veľkokapacitných zdrojov napájania.
Pokiaľ ide o prevádzkový výkon, troj{0}}fázové transformátory a jednofázové transformátory{1}} sa prispôsobujú výrazne odlišným charakteristikám zaťaženia. Troj-fázový transformátor môže mať na výstupe trojfázové symetrické napätie s fázovým rozdielom 120 stupňov, ktoré môže priamo poháňať zariadenia priemyselného jadra, ako sú troj-fázové asynchrónne motory, frekvenčné meniče, usmerňovače atď., a môže tiež poskytovať jedno-fázové osvetlenie alebo napájanie zásuvky súčasne (výstupný vodič je vedený do hviezdy). Keď je trojfázová záťaž vyvážená, trojfázový transformátor funguje najefektívnejšie, neutrálny prúd je blízko nule, zložený magnetický tok v železnom jadre je konštantný a hysterézia a straty vírivými prúdmi sú tiež na nízkej úrovni. Ak trojfázová nevyváženosť záťaže prekročí určitú hranicu, spôsobí trojfázovú asymetriu napätia a odchýlku neutrálneho bodu, čo ovplyvní normálnu prevádzku zariadenia a zvýši straty vo vedení. Jedno{16}}fázový transformátor nemá problém s trojfázovou nevyváženosťou-, pôvodne sa používa pre jednofázové-záťaže a potrebuje sa zamerať iba na kvalitu napätia a prúdu jednej fázy. Pokiaľ ide o reguláciu napätia, prevádzka prepínača odbočiek jednofázových transformátorov je jednoduchšia, ale v situáciách, ktoré vyžadujú trojfázovú elektrickú energiu s veľkou kapacitou, je potrebné použiť tri jednofázové transformátory paralelne, čo nielen zvyšuje náklady a pôdorys, ale vyžaduje si aj fázovú koordináciu a úpravu výstupnej konzistencie medzi tromi zariadeniami, čím sa výrazne zvyšuje zložitosť prevádzky a správy.
Z hľadiska účinnosti má troj{0}}fázový transformátor s rovnakou celkovou kapacitou zvyčajne vyššiu účinnosť ako kombinácia troch jednofázových{1}} transformátorov, pretože spoločné jadro znižuje dĺžku magnetického obvodu a medzeru medzi spojmi, čo vedie k menšiemu budiacemu prúdu a nižším stratám železa. V priemyselných prostrediach s vysokým zaťažením sa výhoda prevádzkových nákladov trojfázových transformátorov ešte zosilní. Účinnosť jednofázových-transformátorov sa príliš nelíši od účinnosti trojfázových transformátorov, keď je kapacita malá (napríklad niekoľko desiatok kilovoltampérov alebo menej), ale so zvyšujúcou sa kapacitou sa zvyšuje spotreba materiálu na jednotku kapacity a hospodárnosť postupne zaostáva za trojfázovou schémou. To vysvetľuje, prečo troj{9}}fázové transformátory takmer dominujú v oblasti veľkokapacitnej distribúcie a prenosu{10}.
Aká je teda hodnota existencie-jednofázových transformátorov? Jeho hlavné výhody spočívajú vo flexibilite a dobrej prispôsobivosti jednofázovému-zaťaženiu. V mnohých scenároch je samotné elektrické zariadenie jednofázové--, ako napríklad osvetlenie, chladničky, klimatizácie, televízory, ako aj pouličné lampy, signálne svetlá, malé poľnohospodárske stroje atď. v obytných domoch. Pre tento typ záťaže je najjednoduchším a najpriamejším riešením priame použitie jednofázového transformátora na odoberanie energie z jednofázovej-siete alebo na odber jednofázovej energie z jednej fázy trojfázového- transformátora. Najmä vo vzdialených oblastiach môže mať napájacia sieť iba jednofázové vedenia alebo používatelia potrebujú iba malé množstvo jednofázového napájania. V tomto prípade stačí na vyriešenie problému jednofázový{15} transformátor s malou kapacitou. Okrem toho sa jednofázové transformátory široko používajú v trakčnom napájacom systéme elektrifikovaných železníc, pretože nadzemný kontaktný systém vyžaduje jednofázové striedavé napájanie. Trojfázová elektrická sieť je premenená na dve jednofázové{21} elektrické vedenia prostredníctvom pripojenia Scott alebo Vv na napájanie vlakov hore a dole. V niektorých scenároch vysokej spoľahlivosti, ktoré si vyžadujú redundanciu N-1, ako sú čiastočné napájacie zdroje v dátových centrách alebo nemocniciach, sa na vytvorenie trojfázovej skupiny používajú tri jednofázové transformátory{25}}. V prípade poruchy jedného z transformátorov je možné použiť V-V pripojenie na udržanie troj-fázového napájania (zníženie kapacity na dve-tretiny), čo je flexibilnejšie ako úplný výpadok napájania po poškodení celého troj-fázového transformátora. Tento prístup sa však používa iba v špecifických situáciách s vysokou spoľahlivosťou a všeobecní priemyselní používatelia sa nevzdajú trojfázových transformátorov kvôli redundancii.
Pri porovnaní aplikačných scenárov možno jasne definovať hranicu medzi nimi. Trojfázové transformátory sú štandardným vybavením v priemyselnej výrobe, chrbtici elektrickej siete, veľkých komerčných komplexoch a centralizovaných nových energetických elektrárňach -, ktoré sa takmer vždy používajú na miestach, ktoré vyžadujú troj{2}}fázové motory, vysoko-zariadenia s premenlivou frekvenciou, centrálne klimatizačné systémy a verejnú rozvodnú sieť. Jednofázové transformátory dominujú v scenároch, ako je napájanie v domácnostiach, pouličné osvetlenie, železničná trakcia, prístrojové a riadiace transformátory a distribúcia poľnohospodárskej energie s malou kapacitou. V mestských obytných oblastiach sa na zníženie 10 kV na 400 V zvyčajne používa trojfázový distribučný transformátor, ktorý sa potom zavedie do každej domácnosti prostredníctvom troch fázových vedení a jedného neutrálneho vedenia. Každá domácnosť odoberá elektrinu z jednej fázy a zdieľa neutrálnu líniu, čo nielenže spĺňa celkovú rovnováhu troch fáz, ale dosahuje aj jednofázové napájanie domácnosti{10}. To znamená, že úloha jednofázových{12} transformátorov nie je vždy nezávislá. Vo veľkej väčšine moderných systémov napájania sú nahradené troj{14}}fázovými transformátormi a nízkonapäťovými{15}} distribučnými sieťami a ako nezávislé zariadenia sa objavujú iba v špecifických termináloch alebo špeciálnych aplikáciách.
Zahraničný personál podnikov na výrobu transformátorov pri odporúčaní produktov zákazníkom potrebuje pomôcť zákazníkom odpovedať na nasledujúce otázky: Je napájací systém elektrického zariadenia jednofázový alebo trojfázový? Ak existujú oboje, aká je celková trojfázová kapacita a celková kapacita jednej fázy? Je už na mieste trojfázový{4}}napájací zdroj? Aké sú požiadavky na vzdialenosť zdroja a pokles napätia? Aký je budúci priestor na rozšírenie kapacity? Je rozpočet a inštalačný priestor zákazníka dostatočný? Vo väčšine prípadov je preferovaným riešením na dodávku energie do novopostavených tovární, nákupných centier, kancelárskych budov alebo obytných oblastí nepochybne trojfázový distribučný transformátor, pretože celý nízkonapäťový systém vyžaduje trojfázový štvorvodičový systém, ktorý spĺňa požiadavky na napájanie aj osvetlenie. Jednofázový transformátor by sa mal odporučiť iba vtedy, keď zákazník výslovne uvedie, že existuje iba jednofázová záťaž alebo samotná napájacia sieť je jednofázová{10} linka. Ak sú napríklad zavlažovacie čerpadlá a malé množstvo osvetlenia na vzdialenej farme jednofázové{13}zariadenia a miestna elektrická sieť poskytuje iba jednofázové{14}}fázové vedenia, potom je najúspornejšou a najrozumnejšou voľbou jednofázový transformátor na stĺpe.
Pokiaľ ide o exportnú certifikáciu, jednofázové a trojfázové transformátory musia spĺňať štandardný systém cieľového trhu. Séria IEC 60076 je použiteľná pre obe, ale položky testovania výkonu sú rovnaké. Existujú drobné rozdiely v certifikácii UL/CSA pre jednofázové distribučné transformátory (zvyčajne s kapacitou nepresahujúcou 100 kVA) a trojfázové transformátory na severoamerickom trhu a je potrebné samostatne potvrdiť príslušné štandardné verzie (napríklad UL 1561 pre suché -typové všeobecné {{10}transformátory vrátane jednoúčelových{10}{10}}transformátorov trojfázová-). Požiadavky na energetickú účinnosť nemožno ignorovať - US DOE stanovilo limity strát pre jednofázové a trojfázové transformátory a smernica EÚ ErP sa vzťahuje aj na dva typy produktov. Pri exporte malých transformátorov, ako sú riadiace transformátory a izolačné transformátory, musia jednofázové transformátory spĺňať aj špecializované normy, ako je séria IEC 61558. Bez ohľadu na typ je predbežné vykonanie testovania dizajnu produktu a typového testovania s cieľom zabezpečiť súlad s povinnou certifikáciou a predpismi o označovaní energetickej účinnosti dovážajúcej krajiny predpokladom hladkého colného odbavenia a získania dôvery zákazníkov.
Stručne povedané, jedno{0}}fázové transformátory a trojfázové transformátory{1}} majú každý svoje nenahraditeľné technické a ekonomické umiestnenie. Trojfázové transformátory dominujú nadväzujúcim a stredným spojom od výroby energie po distribúciu, ako aj veľkej väčšine priemyselných používateľov, vďaka ich výhodám vysokej účinnosti, kompaktnosti a veľkej kapacity; Jednofázové transformátory slúžia jednofázovým záťažovým svorkám a špeciálnym trakčným poliam s ich výhodami jednoduchosti, flexibility a nízkej ceny. Neexistuje žiadny transformátor, ktorý by ovládol svet. Podstatou výberu je zosúladiť charakteristiky záťaže, podmienky napájania a ekonomický rozpočet. Keď zákazníci stoja pred dilemou, či použiť jednofázovú alebo trojfázovú, ako profesionálny pracovník zahraničného obchodu, najlepšou radou je najprv si na mieste utriediť zoznam všetkých elektrických zariadení, vypočítať pomer trojfázových a jednofázových{10}}záťaží a potom skombinovať súčasnú situáciu napájacej siete a dva vyššie uvedené ciele s nevýhodami jedného zdroja s cieľom transformovať výhody jedného zdroja podľa cieľových plánov jedného. Odpoveď sa prirodzene objaví v údajoch.
