Muuntaja on sähkölaite, joka muuntaa sähkömagneettisen induktion avulla vaihtovirtajärjestelmän yhdeksi tai useammaksi saman taajuuden, mutta eri virro- ja jännitearvojen vaihtovirtajärjestelmiksi. Muuntajan rooli sähköjärjestelmässä on erittäin tärkeä, koska se mahdollistaa taloudellisen, luotettavan ja turvallisen sähkön tuotannon, siirron ja jakelun sopivilla jännitetasoilla.
Muuntajat ovat staattisia sähkökoneita, joissa yhden tason sähköenergia, joka johtaa kaikkiin laitteen päälaitteisiin, muunnetaan toisen tason sähköksi kaikissa toisiokäämeissä. Sähkö on yhtä taajuudella, mutta vaihesiirrossa tietyn asteen.
Primaarisen ja sekundaarisen sähköenergian eri tasot saavutetaan erilaisella johtimella ja ne riippuvat johtimien paksuudesta. Kaistan numero liittyy suoraan indusoituun jännitteeseen, kun taas langan paksuus, jolla on suurin induktoitu virta tai muuntajan teho.
Energiamuuntajilla on erittäin tärkeä rooli sähkönjakelujärjestelmässä. Yleisesti ottaen muuntajat koostuvat kolmesta pääosasta: ydin, ensiökäämi ja toissijainen käämi.
Monivaiheisissa tehomuuntajissa yleisimmät muuntajat ovat kolmivaiheisia. Kolmifaasimuuntajilla voi olla erilaiset primääri- ja sekundaarikytkennät, ja kytkennän perustyypit ovat tähti (Y tai Wye) ja kolmionmuotoinen (delta) kytkentä (D)..
Käämit voidaan myös kytkeä kaksoistähtiin tai silmukkaan (Z). Ero tämäntyyppisten kytkentöjen välillä on jännitteen ja virran linja- ja vaihearvoissa. Eristystyypin mukaan teho muuntajat jaetaan:
Jakelumuuntaja muuntaa jännitetason loppulinjan (lopulliseen) arvoon - suoraan loppukäyttäjille, jolloin se on valmis välittömään käyttöön.
Sekä energia- että jakelumuuntajien yleisin ydinkonfiguraatio on E-ytimen ytimillä. Vaikka muuntajan vuorauksen muodoista (laatu, tyyppi, paksuus) ja valleiden vuoraamiseen käytettävästä tekniikasta (askel ja muut) on valtava määrä variantteja, tätä tyyppiä pidetään klassisena ja tavanomaisena.
Kolmivaiheisen muuntajan kolme pylvästä ovat aktiivisia, mikä tarkoittaa, että muuntajan ollessa toiminnassa niitä ympäröivät käämit, joiden läpi virta virtaa.
Koska jännitettä tuotetaan alemmilla jännitealueilla, mutta siirto tällä alueella on suurempi energiahäviö, jännitetasoja on nostettava. Voimanmuuntaja on sähkölaite, joka lisää jännitettä muuttamatta taajuutta sähkön tehokkaan siirron varmistamiseksi. Jakelumuuntaja puolestaan alentaa jännitettä järjestelmän tietyssä kohdassa, jossa sähkö (jännite) on valmis kuluttajien käyttöön.
Tehomuuntajien nimellisarvo on suurempi kuin 400, 200, 110, 66, 33… kV, ja tyypillisesti yli 200 MVA. Jakelumuuntajia käytetään alemmilla jännitealueilla, kuten 11, 6,6, 3,3 KV, 440, 230 V), ja niiden nimellisarvo on yleensä alle 200 MVA.
Voimanmuuntajien rakenne on noin 100%: n hyötysuhde (kuorma on lähellä asemaa). Jakelumuuntajien tehokkuus vaihtelee (60 - 70%) kuorman vaihteleessa.
Voimanmuuntajat ovat kooltaan suurempia (ja raskaampia), ja niiden asentaminen on vaikeampaa.
Virtamuuntajat on kytketty suoraan, ja niiden kuormaus on melko jatkuvaa. Tyypillisesti raudan ja kuparin häviöt sovitetaan optimaalisiksi suurimmalla täydellä kuormituksella. Jakelumuuntajan tapauksessa kuorman vaihteleessa häviöt ovat ajanmukaisempia - optimaaliset häviöt saavutetaan tyypillisesti 75%: lla täydestä kuormasta.
Teholähdemuuntajan tapauksessa ensiökäämit on kytketty tähtiin ja toissijaiset deltaliitäntään. Jakelumuuntajissa ensiö on sidottu deltaan, kun taas toissijainen tähtityypissä.