Stupňovitý překrývající se spoj
U moderních transformátorů pochází velká část ztráty železného jádra ze spojení mezi sloupem jádra a železným třmenem, což vedlo výrobce transformátorů ke snaze o nejlepší formu spojení železného jádra. Široce používanou formou spoje železného jádra, zejména v distribučních transformátorech, je stupňovitá překrývající se struktura. Ve stupňovité překrývající se struktuře je možné použít laminování železného jádra až s pěti různými délkami a odpovídajícím způsobem je v každé úrovni laminací pět překrývajících se kroků. Tato struktura umožňuje, aby magnetický tok postupně procházel spojem, což zajišťuje pravidelnější tok magnetického toku na obou stranách spoje a produkuje nižší rohové ztráty jádra. Nevýhodou této konstrukce je, že vyžaduje vícenásobné laminování různých délek, což nevyhnutelně zvyšuje náklady na řezání železa a činí proces resetování horního železného třmenu po montáži navíjení složitější, což vyžaduje větší opatrnost operátorů, čímž se zvyšují náklady na pracovní sílu. Ve srovnání s železným jádrem velkých transformátorů se železné třmenové lamely s menší velikostí a lepší tuhostí na distribučních transformátorech snáze znovu vkládají a resetují, což může být důvodem, proč je stupňovitá překryvná struktura široce používána v distribučních transformátorech. Na druhou stranu ve srovnání s velkými jádry transformátorů tvoří rohové spoje malých jader distribučních transformátorů větší podíl na celkovém jádru, takže se vyplatí jejich tvar spoje vylepšit. Samozřejmě je mnohem snazší zpracovat kratší (např. 1 m) lamely železného třmenu a dosáhnout přijatelné mezery mezi švy (např. 0,5 mm) než u velkých transformátorových jader (jako jsou 4 m dlouhé lamely železného třmenu). Dalším důvodem pro přijetí struktury stupňovitého překrývání je to, že tvrdá konkurence na globálním trhu distribučních transformátorů znamená, že lidé musí neustále hledat jakékoli možné způsoby úspory nákladů, bez ohledu na to, jak malé mohou být úspory nákladů.
uzemnění jádra
Před uzavřením diskuse o struktuře železného jádra by měla být zmíněna otázka uzemnění železného jádra. Během provozu transformátoru musí mít všechny vodivé kovové součásti transformátoru stanovený potenciál, pokud tyto součásti nejsou uzemněny. Potenciál kovových součástí závisí na jejich vzájemné poloze v elektrickém poli. Teoreticky mohou konstruktéři izolovat tyto kovové součásti od uzemněných kovových součástí, ale v praxi je uzemnění těchto kovových součástí jednodušší a pohodlnější. Při uzemnění kovových součástí je však třeba vzít v úvahu dva důležité požadavky: za prvé, zemnící spojení musí zajistit spolehlivý elektrický kontakt a spolehlivost uzemnění musí být zaručena po celou dobu životnosti transformátoru; Za druhé, není dovoleno vytvářet zkratovou-smyčku, jinak bude generovat cirkulační proud a způsobit zvýšení ztrát a dokonce i místní přehřátí.
Pokud během provozu transformátorů nelze zaručit spolehlivé uzemnění kovových součástí (pravděpodobně kvůli strukturální kontrakci nebo vibracím), mohou generovat obloukový výboj, který způsobí poškození izolace a oleje, a produkovat plyn, což způsobí činnost plynového relé (pokud existuje), nebo způsobit zmatek ve výsledcích monitorování plynu v oleji kvůli maskování závažnějších vnitřních poruch.
Železné jádro a jeho svorky jsou největší kovové součásti, které vyžadují uzemnění. U velkých a důležitých transformátorů by měl být zemnící spoj železného jádra a jeho svorek vyveden přes průchodku 3,3 kV na vnější stranu olejové nádrže pro uzemnění. To usnadňuje obsluhu těchto zemnících spojů při prvotní instalaci transformátoru na místě a není nutné snižovat hladinu oleje z důvodu nutnosti otevírání otvorů pro kabeláž při následné údržbě transformátoru, aby bylo možné zkontrolovat izolační odpor železného jádra.
Aby byl splněn požadavek nevytvářet cestu cirkulujícího proudu, je nutné účinně izolovat železné jádro a jeho svorky od olejové nádrže a také je vyžadována účinná izolace mezi železným jádrem a svorkami. Železné jádro by mělo být spolehlivě umístěno uvnitř palivové nádrže, zejména aby se zabránilo možnému posunutí a poškození železného jádra během přepravy. Aby byly splněny výše uvedené požadavky, je ve spodní části palivové nádrže obvykle instalována polohovací konstrukce s železným jádrem. Vzhledem k velké hmotnosti železného jádra a vinutí musí být tato polohovací zařízení a jejich vzájemná izolace (ačkoli odpovídající zkušební napětí může být nízké), stejně jako jejich izolace železným jádrem a svorkami, velmi spolehlivé.
Svodový tok a magnetické stínění
Funkcí železného jádra transformátoru je poskytnout magnetický obvod s nízkým magnetickým odporem pro hlavní magnetický tok primárního a sekundárního vinutí, které jsou zapojeny současně. Část magnetického toku generovaného ampérovými závity primárního vinutí však nebude omezena na magnetický obvod se železným jádrem a současně propojí primární a sekundární vinutí. Na druhé straně je zde také část magnetického toku generovaného ampérovými závity sekundárního vinutí, která není omezena na magnetický obvod se železným jádrem a současně propojuje primární a sekundární vinutí. Magnetický tok, který necirkuluje v železném jádru, se nazývá únikový tok. Svodový tok samozřejmě musí generovat svodovou reaktanci transformátoru. Svodový tok také generuje ztráty vířivými proudy uvnitř vinutí. Pokud však může být únikový tok řízen tak, aby se zabránilo procházení dráty vinutí nebo proudění podél axiálního směru vinutí, namísto velké složky radiálního únikového toku, může to účinně snížit ztrátu vířivých proudů ve vinutí.
Samotné magnetické stínění samozřejmě generuje ztráty vířivými proudy. Pokud však může být hustota magnetického toku v magnetickém stínění mírná a magnetické stínění může být naskládáno pásy z elektrické oceli jako železné jádro, budou ztráty vířivými proudy generované v magnetickém stínění mnohem nižší než snížené ztráty vířivými proudy ve vinutí způsobené použitím magnetického stínění. Samozřejmě, pokud jde o železné jádro a upínací součásti, požadavky na uzemnění a zabránění vzniku cest cirkulujícího proudu jsou konzistentní. U transformátorů vysokého proudu, jako když je proud větší než 1000A, magnetický tok generovaný hlavními vodiči také generuje ztráty vířivými proudy v součástech olejové nádrže v blízkosti těchto vodičů. V tomto případě může použití magnetického stínění k zabránění proudění magnetického toku do palivové nádrže také snížit velikost ztrát vířivými proudy. Přijetím magnetické stínící struktury pro palivovou nádrž může také zabránit přehřátí nádrže způsobenému bludným magnetickým tokem.
