قسمت اعظم انرژی الکتریکی مورد نیاز انسان در تمام کشورهای جهان، توسط مراکز تولید مانند نیروگاههای بخاری، آبی و هسته ای تولید می شود. این مراکز دارای توربین ها و آلترناتیوهای سه فاز هستند و ولتاژی که به وسیله ژنراتور ها تولید می شود باید تا میزانی که مقرون به صرفه باشد جهت انتقال بالا برده شود.
گاهی چندین مرکز تولید به وسیله شبکه ای به هم مرتبط می شوند تا انرژی الکتریکی موردنیاز را به طور مداوم و به مقدار کافی در شهرها و نواحی مختلف توزیع کنند.
در محل های توزیع برای این اینکه ولتاژ قابل استفاده برای مصارف عمومی و کارخانجات باشد، باید ولتاژ پایین آورده شود. این افزایش و کاهش ولتاژ توسط ترانسفورماتور انجام می شود بدیهی است توزیع انرژی بیت تمام مصرف کننده های یک شهر از مرکز توزیع اصلی امکان پذیر نیست و مستلزم هزینه و افت ولتاژ زیادی خواهد بود.
لذا هر مرکز اصلی به چندین مرکز یا پست کوچکتر(پست های داخل شهری) و هر پست نیز به چندین محل توزیع کوچکتر(پست منطقه ای) تقسیم میشود. هر کدام از این مراکز به نوبه خود از ترانس های توزیع و تبدیل ولتاژ استفاده می کنند.
به طور کلی در خانواده و توزیع انرژی الکتریکی ، ترانسفورماتورها از ارکان و اعضای اصلی هستند و اهمیت آنها کمتر از خطوط انتقال و یا مولدهای نیرو نیست. خوشبختانه به دلیل وجود حداقل وسایل دینامیکی در آنها کمتر با مشکل و آسیب پذیری رو به رو هستند. مسلماٌ این به آن معنی نیست که می توان از توجه به حفاظت ها و سرویس و نگهداری آنها غفلت کرد.
محاسبه و طراحی ترانسفورماتور با چند سیم پیچ در اولیه یا ثانویه ( اتصالات ترانسفورماتور
گاهی لازم است ترانسفورماتور دارای چند ولتاژ خروجی باشد یا این ک ه اولیه ی آن را بتوان به چند ولتاژ ورودی وصل کرد .
در این صورت ، باید توجه داشت که همیشه تنها یکی از سیم پیچ های اولیه به شبکه وصل می شود اما همه ی سیم پیچ های ثانویه یا تعدادی از آن ها را می توان به مصرف کننده اتصال داد
برای مثال ، اگر ترانسفورماتوری دارای ورودی های 220 و 380 ولت و خروجی های 12 و 24 و 110 ولت باشد ، سیم پیچ اولیه ی آن باید به ولتاژ 220 ولت یا 380 ولت اتصال یابد اما از هر سه سیم پیچ ثانویه ی آن می توان به طور هم زمان یا غیر هم زمان بار گرفت . برای ساختن چنین ترانسفورماتوری ، در مرحله ی اول این فکر به نظر می رسد که برای هر یک از ولتاژهای ذکرشده ی اولیه و ثانویه ، یک سیم پیچ جداگانه پیچیده شود .
به کارگیری این روش باعث افزایش حجم ترانسفورماتور می شود و بنابراین ، اقتصادی نیست . می توان تعداد دور سیم پیچ ثانویه را نیز برای بیش ترین ولتاژ در اولیه و تعداد دور سیم پیچ ثانویه را نیز برای بیش ترین ولتاژ ثانویه پیچید و برای ولتاژهای دیگر ، در دورهای معین سر سیم پیچ ها را خارج کرد .
قطر سیم پیچ را نیزمی توان بر مبنای بیش ترین جریانی که ازسیم عبور می کند ، انتخاب کرد وبرای همه ی سیم پیچ های ثانویه یا اولیه یکی باشد اما چون جریان هر قسمت از سیم پیچ ها با قسمت های دیگر تفاوت دارد ، بهتر است برای هر قسمت سیمی با قطر متفاوت پیچیده شود ؛ مگر این که جریان ها بسیار نزدیک به هم باشند .
برای محاسبه ی قدرت ترانسفورماتور هایی که دارای چندین ولتاژ در ثانویه هستند ، در صورتی که از همه ی خروجی ها به طور هم زمان استفاده شود ، می توان از جمع همه ی قدرت های خروجی ، قدرت ثانویه و از روی آن قدرت اولیه را بدست آورد .
اما اگر از همه ی ولتاژهای ثانویه به طور هم زمان استفاده نشود ، باید با بررسی حالت های ممکن ، بیش ترین توان خروجی را انتخاب کرد و محاسبات را بر مبنای آن انجام داد ؛ مثلاً اگر از مصرف کننده ی12 ولتی ، جریان یک آمپر و از مصرف کننده ی 24 ولتی ، جریان 8/0 آمپر و از مصرف کننده ی 110 ولتی ، جریان 5/0 آمپر عبور کند و تمام مصرف کننده ها نیز هم زمان بهتر وصل شوند ، توان کل خروجی برابر است با :
قطر سیم نیز برای قسمت اول ( از صفر تا 12 ولت ) بر مبنای جریان 3/2 = ( 5/0 + 8/0 + 1) آمپر و برای قسمت دوم (از 12 تا 24 ولت ) برای جریان 3/1 = (5/0 + 8/0 ) آمپر و برای قسمت سوم از ( 24 تا 110 ولت ) بر مینای جریان 5/0 آمپر حساب می شود .
در این مثال ، اگر فرض کنیم که از سه خروجی ، تنها دو خروجی بتوانند به طور هم زمان کار کنند ، باید قدرت های خروجی را دو به دو با یک دیگر جمع کنیم و مقدار بزرگ تر را برای قدرت خروجی ترانسفورماتور منظور در نظر بگیریم . بنابراین برای این ترانسفورماتور قدرت ثانویه ی P2 = 74/2 VA به دست می آید .
قطر سیم نیز با برسی جریان ها در شرایط مختلف پیدا می شود . به طوری که از قسمت اول سیم پیچ ، حداکثر جریان 8/1 آمپر و از قسمت دوم آن حداکثر جریان 3/1 آمپر و از قسمت سوم نیز جریان 5/0 آمپر عبور می کند . با توجه به چگالی جریان ، می توان قطر سیم ها ر مشخص کرد .
سطح مقطع آهن خالص و دور بر ولت را می توان پس از محاسبه ی قدرت ترانسفورماتور از طریق روابط قبلی به دست آورد .
تعداد دورهای اولیه و ثانویه نیز به همان روش قبلی محاسبه می شود . لیکن در هنگام به دست آوردن درصد افت ولتاژ باید برای هر قسمت خروجی ، قدرت همان قسمت را در جدول قرار دهیم وافت ولتاژ را پیدا کنیم . در هنگام سیم پیچی ، ابتدا سیم با قطرd11 برای ولتاژ کم تر ( یعنی U11 ) و به اندازه ی N11 دور پیچیده شده پس از بیرون آوردن یک سر خروجی ، مجدداً برای دومین ولتاژ یعنی U12 ، سیم با قطر d12 و به اندازه ی (N12 - N11 ) دور پیچیده شود تا در هنگام وصل شدن به ولتاژ بیش ترانسفورماتور ، هر دو سیم پیچ(N11 ) و (N11 - N12 ) با یک دیگر سری شوند و مجموع حلقه های آنها برابر با N12 شود . بدین ترتیب ، درهر مرحله قطر سیم نیز کم تر می شود . برای سیم پیچ ثانویه ، ابتدا ولتاژها را ازکم به زیاد مرتب کرده و برای ولتاژ U21 تعداد دور N21 و برای ولتاژ U22و U23 و ... تعداد دورهای N22 و N23 و ... را محاسبه می کنیم و سپس ، مانند طرف اولیه عمل می نماییم .
در عمل باید دقت کنیم که سیم پیچ های ثانویه همه در یک جهت پیچیده شوند تا ولتاژ آن ها با یک دیگر جمع شود .