Como um componente crucial em sistemas de energia, os transformadores{0}imersos em óleo executam funções como conversão de tensão, conversão de corrente e conversão de impedância. Seu princípio de funcionamento é baseado na lei da indução eletromagnética, conseguindo transmissão e conversão eficientes de energia elétrica através de uma série de processos físicos.
Um transformador-imerso em óleo consiste principalmente em um núcleo de ferro, enrolamentos e óleo isolante. O núcleo de ferro é normalmente feito de chapas laminadas de aço silício com alta permeabilidade magnética. Sua função é fornecer um caminho de baixa{3}}relutância para o campo magnético alternado, reduzindo a histerese e as perdas por correntes parasitas. Os enrolamentos são divididos em enrolamentos de alta-tensão e baixa-tensão, cada um enrolado em torno do núcleo de ferro e feito de fio bem-isolado. O óleo isolante não apenas fornece isolamento, mas também dissipa o calor gerado durante a operação do transformador, transferindo-o para as paredes do tanque de óleo através de convecção.
Quando a corrente alternada flui para o enrolamento primário do transformador (lado de alta-tensão ou baixa-tensão), a corrente alternada no fio gera um campo magnético alternado no núcleo de ferro. De acordo com a lei da indução eletromagnética de Faraday, esse campo magnético variável induz uma força eletromotriz no enrolamento secundário adjacente. Especificamente, se o número de voltas no enrolamento primário for N₁, o número de voltas no enrolamento secundário for N₂, a tensão primária for U₁ e a tensão secundária for U₂, então a relação de transformação de tensão do transformador satisfaz a equação U₁/U₂=N₁/N₂. Quando N₁ > N₂, o transformador é um transformador redutor-; caso contrário, é um transformador-elevador. A corrente é inversamente proporcional ao número de voltas, ou seja, I₁/I₂=N₂/N₁, garantindo um equilíbrio próximo entre a potência de entrada e saída (ignorando as perdas).
O óleo isolante desempenha múltiplas funções na operação do transformador. Primeiro, preenche as lacunas entre os enrolamentos e o núcleo, melhorando o isolamento elétrico. Em segundo lugar, devido à sua elevada capacidade térmica, o óleo transfere o calor gerado pelo núcleo e pelos enrolamentos para o dissipador de calor através de convecção natural ou circulação forçada, mantendo a temperatura do equipamento dentro de uma faixa segura. Além disso, a estrutura-imersa em óleo isola efetivamente o ar, retardando o envelhecimento do material de isolamento.
Os transformadores{0}imersos em óleo alcançam conversão de tensão flexível por meio de indução eletromagnética. Sua eficiência e confiabilidade dependem do projeto do circuito magnético do núcleo, da relação de espiras do enrolamento e da dissipação de calor e das propriedades de isolamento do óleo isolante. Este princípio torna os transformadores um componente essencial indispensável das redes de energia modernas, apoiando a transmissão estável de eletricidade desde a geração de energia até ao consumo.