به عنوان نماینده تجهیزات توزیع برق رایگان{0}روغن، اصول طراحی ترانسفورماتورهای نوع خشک- حول سه هدف اصلی می چرخد: ایمنی و قابلیت اطمینان، اتلاف گرمای کارآمد، و سازگاری با محیط. از طریق یک ساختار منطقی الکترومغناطیسی، سیستم عایق پیشرفته، و طرح اتلاف حرارت بهینه، انتقال توان پایدار و عملکرد طولانی مدت به دست می آید.
در سطح طراحی الکترومغناطیسی، ترانسفورماتورهای نوع خشک-از قانون القای الکترومغناطیسی پیروی میکنند و تبدیل ولتاژ را از طریق نسبت دور سیمپیچهای اولیه و ثانویه به دست میآورند. هسته از ورقهای فولادی سیلیکونی دارای{2}}نفوذپذیری بالا-غلات نورد شده با دانههای سیلیکونی گرا-استفاده میکند و انباشته شدن چند مرحلهای تلفات جریان گردابی و تلفات پسماند را کاهش میدهد و راندمان بدون بار-را بهبود میبخشد. سیمپیچها از هادیهای مسی یا آلومینیومی استفاده میکنند، با مقاطع{8}}طراحی شده بر اساس نیازهای ظرفیت و چگالی جریان، و توزیع چرخش معقول برای حفظ چگالی شار مغناطیسی و چگالی جریان در محدوده عملیاتی اقتصادی و کاهش تولید گرما و مصرف انرژی. طراحی الکترومغناطیسی همچنین باید تطبیق امپدانس اتصال کوتاه{10}}را برای اطمینان از محدودیت مؤثر جریان مدار کوتاه{11} در هنگام خطاهای سیستم، تجهیزات حفاظتی و شبکه برق در نظر بگیرد.
طراحی عایق تفاوت کلیدی بین ترانسفورماتورهای-نوع خشک و ترانسفورماتورهای غوطهور{1}}روغنی است. سیستم عایق آن عمدتاً از مواد جامد تشکیل شده است که معمولاً از ریختهگری خلاء رزین اپوکسی، کپسولهسازی رزین تقویتشده با الیاف شیشه، یا بستهبندی فیلم مقاوم در برابر درجه حرارت بالا استفاده میکند. ترانسفورماتورهای نوع رزین اپوکسی، سیمپیچها را بهطور کلی در حین ساخت کپسوله میکنند و ساختار عایق یکپارچه-مکانیکی-مقاومت، رطوبت{7}} و ضد آلودگی- بالا را تشکیل میدهند که میتواند در محیطهای سخت مانند رطوبت و آلودگی مقاومت کند. در طول طراحی، مواد عایق{10}مقاوم در برابر حرارت باید مطابق با کلاس دمای عملیاتی (مثلاً B، F، H) انتخاب شوند تا اطمینان حاصل شود که عایق در اثر عملکرد طولانی مدت قدیمی نمیشود یا خراب نمیشود و حاشیه عایق کافی برای مقابله با اضافه ولتاژهای گذرا حفظ میشود.
طراحی اتلاف حرارت مستقیماً بر ظرفیت بار و طول عمر ترانسفورماتور تأثیر می گذارد. ترانسفورماتورهای نوع خشک{1}}به هوا به عنوان محیط خنک کننده متکی هستند و به خنک کننده هوای طبیعی (AN) و خنک کننده هوای اجباری (AF) تقسیم می شوند. در سازههای خنککننده طبیعی، گرما بهطور طبیعی از طریق همرفت با بهینهسازی آرایش هسته و سیمپیچها، افزایش سطح اتلاف گرما و راهاندازی کانالهای هوای معقول، دفع میشود. در سازههای خنککننده اجباری، فنهای جریان محوری یا فنهای گریز از مرکز برای افزایش سرعت جریان هوا اضافه میشوند که میتواند ظرفیت بار کوتاهمدت یا پیوسته را در افزایش دما یکسان بهبود بخشد. فرآیند طراحی مستلزم محاسبه شبکه مقاومت حرارتی، تطبیق درجه مقاومت حرارتی عایق با دمای محیط و اطمینان از اینکه دمای داغترین نقطه از حد تجاوز نمی کند، دارد.
طراحی حفاظت سازه به همان اندازه مهم است. پوسته بیرونی از فولاد نورد سرد{{1} یا فولاد گالوانیزه استفاده میکند که حفاظت مکانیکی و درجه خاصی از محافظ الکترومغناطیسی را فراهم میکند. بسته به محیط نصب، درجه بندی حفاظت از IP00 تا IP54 متغیر است و از نفوذ اجسام خارجی، رطوبت یا گازهای خورنده جلوگیری می کند. تکیه گاه ها و بست های داخلی باید مقاومت لرزه ای خوبی داشته باشند تا تاثیر ارتعاشات حمل و نقل و عملیاتی بر روی عایق ها و اجزای رسانا را کاهش دهند.
علاوه بر این، طراحی ترانسفورماتور نوع خشک{0}} مفاهیم ایمنی و حفاظت از محیط زیست را در بر می گیرد، روغن عایق را حذف می کند تا خطرات نشت و انفجار را از بین ببرد و خطرات آلودگی را در طول تعمیر و نگهداری کاهش دهد. به طور همزمان، مواد کم{2}}تلفات و سازه های اتلاف گرمای کارآمد، کارایی انرژی را بهبود می بخشد، نیازهای صرفه جویی در انرژی و کاهش انتشار را برآورده می کند.
به طور کلی، اصل طراحی ترانسفورماتورهای{0} نوع خشک به دنبال تعادل بهینه بین عملکرد الکترومغناطیسی، قابلیت اطمینان عایق، راندمان اتلاف حرارت و حفاظت ساختاری است. از طریق بهینهسازی مشارکتی چند رشتهای، این تجهیزات به مزیتهای جامعی در ایمنی آتشسوزی، سازگاری با محیط زیست و اقتصاد عملیاتی دست مییابد و یک راهحل توزیع برق سبز و قوی برای سیستمهای قدرت مدرن ارائه میدهد.