У великој породици трансформатора,једнофазни{0}}трансформаторису једни од најосновнијих и најстаријих чланова. Његова структура и принцип могу изгледати једноставни - са само једним стубом са гвозденим језгром и два намотаја (примарни и секундарни), али подржава широк спектар потреба од стамбеног осветљења до железничке вуче, од прецизних инструмената до нове производње енергије. Међутим, по утиску већине људи,трофазни{0}}трансформаторису главни избор за индустрију и електричне мреже. Дакле, у којим специфичним сценаријима једнофазни-трансформатори и даље играју незаменљиву улогу? Које су његове јединствене предности и мане у поређењу са трофазним трансформаторима-? Када пројекат захтева једнофазно -фазно напајање, које техничке детаље и захтеве за сертификацију треба узети у обзир у процесу одабира?
У основном принципу, аједнофазни{0}}трансформаторје статички електрични уређај који ради на принципу електромагнетне индукције. Када је намотај повезан са извором наизменичне струје, у гвозденом језгру се генерише наизменични магнетни флукс, који истовремено пролази кроз секундарни намотај и индукује електромоторну силу, са односом напона једнаким односу навоја. Структурно, једнофазни-трансформатори обично имају гвоздено језгро у облику уста (тип језгра) или шкољке, са високонапонским и нисконапонским намотајима концентрисаним око стуба гвозденог језгра. У зависности од броја фаза, једнофазни-трансформатори се могу користити засебно или у тро-фазном систему који се састоји од три једнофазна-трансформатора. Ова шема од „три једнофазне-компоненте које чине једну тро-фазну” има јединствене предности у одређеним ситуацијама високог{10}}напона и великог{11}капацитета.
Најзначајнија предност моно{0}}фазних трансформатора лежи у њиховој флексибилности и економичности. У ситуацијама када потражња за капацитетом није велика, као што је напајање једног домаћинства од једног метра у стамбеним зонама, улична расвета, мали електрични алати и адаптери за напајање у кућним апаратима, једнофазни трансформатори могу директно да црпе енергију из једнофазне мреже од 220В или 110В без потребе за сложеним прорачунима три-фазе. Имају једноставну структуру и ниску цену. На оперативном нивоу, када једном поквари једнофазни-трансформатор, потребно је заменити само опрему без утицаја на друге две фазе у целој трофазној групи-. Ово је веома вредно у снабдевању електричном енергијом за вучу железнице и дистрибуцији електричне енергије на удаљеним подручјима. Поред тога, једнофазни трансформатори{13}}имају мању запремину и тежину у поређењу са трофазним трансформаторима истог капацитета, што их чини лакшим за транспорт и инсталацију, посебно погодним за уградњу стубова на надземне водове.
Међутим, једнофазни{0}}трансформатори такође имају природна ограничења. Под истим капацитетом, стопа искоришћења материјала код једнофазних-фазних трансформатора је обично нижа од оне код трофазних трансформатора, јер гвоздено језгро и намотај трофазних трансформатора могу да деле магнетно коло, чиме се штеде материјали гвозденог језгра и смањују губици. Због тога, у индустријским високо{6}}дистрибутивним и окосним мрежама електричне мреже, трофазни трансформатори{7}}су апсолутна главна струја. Поред тога, ако је велики број једнофазних-оптерећења концентрисан на одређену фазу, то може да изазове неравнотежу у трофазној{10}}мрежи, што доводи до проблема као што су померање неутралне тачке и повећана струја нулте секвенце. Због тога је потребна разумна расподела оптерећења у великој-једнофазној{13}}дистрибуцији.
Дакле, који су типични сценарији примене једнофазних{0}}трансформатора? Електрично напајање за вучу је једна од најважнијих области примене моно{1}}фазних трансформатора. Железнички надземни контактни систем прихвата једнофазно-фазно напајање наизменичном струјом (25кВ или 2 × 25кВ), а вучни трансформатор претвара трофазну-високонапонску-електричну енергију електричне мреже у једнофазну-електричну енергију погодну за рад воза. Постоје два уобичајена решења: једно је коришћење једнофазног-трансформатора за директно напајање једне фазе из трофазне електричне мреже, али овај приступ може да изазове озбиљан тро-небаланс; Чешће решење је коришћење Сцотт или Вв прикључних трансформатора за претварање трофазне струје у два једнофазна-извора електричне енергије са фазном разликом од 90 степени, који напајају надземну и надземну контактну мрежу, чиме се постиже балансирање оптерећења. Узимајући за пример кинеску -брзу шину, велики број једнофазних{19}}трансформатора за вучу се користи у комбинацији са АТ напајањем да би се задовољиле потребе за снагом и високом поузданошћу брзих возова за велике{21}} У стамбеном и пословном осветљењу, једнофазна дистрибуција електричне енергије је свеприсутна - од микро трансформатора у кутијама са бројилама за домаћинство до једнофазних{25}}фазних трансформатора монтираних на стубовима у стамбеним дистрибутивним просторијама, они смањују 10кВ високог напона на 220В (или 110В) ниског напона, обезбеђујући дневну потрошњу електричне енергије у домаћинству. У области нове енергије, неки фотонапонски инвертори и системи за складиштење енергије у домаћинству такође имају уграђене-једнофазне-трансформаторе да би се постигла сигурна изолација и усклађивање напона са електричном мрежом у домаћинству. Поред тога, једнофазни изолациони трансформатори се користе у индустријској контроли, инструментацији, комуникационим изворима напајања и медицинској опреми да обезбеде безбедну изолацију и функције против -сметања.
У поређењу са тро-фазним трансформаторима, избор једнофазних-трансформатора има своје карактеристике. У смислу израза капацитета, називни капацитет једнофазног трансформатора - односи се на капацитет једне јединице (у кВА), док се називни капацитет трофазног трансформатора односи на збир три фазе. Када се три моно{6}}фазна трансформатора користе за формирање трофазне групе-у трофазном систему-, капацитет сваког једнофазног-трансформатора треба да буде једна-трећина укупног трофазног капацитета-(с обзиром на мале разлике у методама ожичења). Ово решење за „три једнофазне-уместо једног тро-фазног“ је повољније у одређеним ситуацијама: на пример, у трафостаницама ултра-високог напона и великог капацитета, због транспортне величине и ограничења тежине, један трофазни трансформатор можда неће моћи да се транспортује до градилишта, док се једнофазни трансформатор може{15} трансформисати у трофазни{17} транспортовати и монтирати одвојено на лицу места. У исто време, употреба три једнофазна-трансформатора такође обезбеђује Н-1 редундансу - ако један поквари, „В-В“ метод ожичења се може привремено користити за наставак снабдевања електричном енергијом на две-трећине капацитета, обезбеђујући да важна оптерећења не буду прекинута. Наравно, цена и површина три једнофазна-решења обично су већа од једног трофазног трансформатора, тако да осим ако не постоје посебни захтеви за транспорт или редундантност, трофазни трансформатори су генерално пожељнији.
У погледу извозне сертификације, једнофазни{0}}трансформатори такође прате ИЕЦ 60076 серију или одговарајуће националне стандарде. За тржиште Северне Америке, једнофазни дистрибутивни трансформатори треба да испуњавају УЛ 1561 (суви{5}} универзални трансформатори) или УЛ 506 (специјални трансформатори) стандарде и да буду сертификовани од стране НРТЛ лабораторије. За тржиште ЕУ, једнофазни трансформатори- морају бити у складу са Директивом о ниском напону (ЛВД) и Директивом о електромагнетној компатибилности (ЕМЦ), са стандардима заснованим на серији ЕН 61558 (безбедносни изолациони трансформатори) или ЕН 60076 (енергетски трансформатори). Поред тога, захтеви за енергетску ефикасност се не могу занемарити: Министарство енергетике САД (ДОЕ) има обавезна ограничења без-оптерећења и губитака оптерећења за једнофазне дистрибутивне трансформаторе (са капацитетима између 10-833кВА), а директива ЕУ ЕрП такође поставља нивое енергетске ефикасности за мале и средње{17}} трансформаторе. За монофазне трансформаторе који се извозе на Блиски исток, Африку, Југоисточну Азију, итд., обично је потребно обезбедити ЦБ извештаје о испитивању или добити сертификате о усклађености од локалних инспекцијских агенција (као што су САБЕР, СОНЦАП, ПВоЦ, итд.). Спољнотрговинско особље треба да разуме најновије стандарде енергетске ефикасности и процесе сертификације циљне земље унапред приликом цитирања, као и да укључи накнаде за сертификацију и време у план пројекта.
У практичном избору, купци се често суочавају са дилемом: у сценаријима једнофазног напајања-да ли да изаберу једнофазни-трансформатор или да користе једну фазу од трофазног трансформатора? Одговор зависи од величине оптерећења и конфигурације система. Ако је једнофазни капацитет оптерећења велик (као што је преко 100 кВА), узимање једне фазе из трофазног трансформатора- може изазвати озбиљну неравнотежу између три фазе. У овом случају, једно-фазни трансформатор треба посебно конфигурисати или три једнофазна-трансформатора треба користити за формирање балансираног система напајања. Ако је једнофазни капацитет оптерећења мали и распршен, а сам трофазни трансформатор има довољну маргину капацитета, економски је изводљиво директно напајати једнофазно -фазно напајање из једне фазе трофазног трансформатора-. Поред тога, мора се размотрити питање заштите уземљења - да ли секундарна страна једнофазног трансформатора-треба да буде уземљена и који метод уземљења да се користи треба да се одреди у складу са локалним електричним прописима.
Укратко, иако су једнофазни-трансформатори уступили место трофазним трансформаторима у области преноса великог капацитета-на велике удаљености, они и даље играју незаменљиву улогу у електрификованим железницама, стамбеној дистрибуцији електричне енергије, локалном снабдевању електричном енергијом за индустријска и рударска предузећа и различитој специјализованој опреми. Његова једноставност, флексибилност и ниске{4}}карактеристике чине га и даље најбољим избором у сценаријима са ниским нивоом напона и малим захтевима за капацитетом. Када ваши клијенти траже решење за напајање за мали пројекат или наменско оптерећење, може бити од помоћи да их усмерите на размишљање: да ли је опрема једнофазно-оптерећење? Да ли је растојање напајања и пад напона у прихватљивом опсегу? Да ли имате услове да избалансирате трофазно-оптерећење? У процесу давања одговора на ова питања, вредност једнофазних-трансформатора ће се природно појавити.
