En tant que composant crucial des systèmes électriques, les transformateurs-immergés dans l'huile remplissent des fonctions telles que la conversion de tension, la conversion de courant et la conversion d'impédance. Leur principe de fonctionnement est basé sur la loi de l'induction électromagnétique, permettant une transmission et une conversion efficaces de l'énergie électrique grâce à une série de processus physiques.
Un transformateur immergé dans l'huile-se compose principalement d'un noyau de fer, d'enroulements et d'une huile isolante. Le noyau de fer est généralement constitué de tôles d’acier au silicium laminées à haute perméabilité magnétique. Sa fonction est de fournir un chemin à faible -réluctance pour le champ magnétique alternatif, réduisant ainsi l'hystérésis et les pertes par courants de Foucault. Les enroulements sont divisés en enroulements haute-tension et basse-tension, chacun enroulé autour du noyau de fer et constitué de fil bien isolé-. L'huile isolante fournit non seulement une isolation, mais dissipe également la chaleur générée pendant le fonctionnement du transformateur en la transférant aux parois du réservoir d'huile par convection.
Lorsque le courant alternatif circule dans l'enroulement primaire du transformateur (côté haute-tension ou basse-tension), le courant alternatif dans le fil génère un champ magnétique alternatif dans le noyau de fer. Selon la loi de Faraday sur l'induction électromagnétique, ce champ magnétique changeant induit une force électromotrice dans l'enroulement secondaire adjacent. Plus précisément, si le nombre de spires dans l'enroulement primaire est N₁, le nombre de spires dans l'enroulement secondaire est N₂, la tension primaire est U₁ et la tension secondaire est U₂, alors la relation de transformation de tension du transformateur satisfait l'équation U₁/U₂=N₁/N₂. Lorsque N₁ > N₂, le transformateur est un transformateur abaisseur- ; sinon, c'est un transformateur élévateur-. Le courant est inversement proportionnel au nombre de tours, c'est-à-dire I₁/I₂=N₂/N₁, assurant un quasi équilibre entre la puissance d'entrée et de sortie (en ignorant les pertes).
L'huile isolante joue plusieurs rôles dans le fonctionnement du transformateur. Premièrement, il comble les espaces entre les enroulements et le noyau, améliorant ainsi l'isolation électrique. Deuxièmement, en raison de sa capacité thermique élevée, l'huile transfère la chaleur générée par le noyau et les enroulements vers le dissipateur thermique par convection naturelle ou circulation forcée, maintenant ainsi la température de l'équipement dans une plage sûre. De plus, la structure immergée dans l'huile isole efficacement l'air, ralentissant le vieillissement du matériau isolant.
Les transformateurs-immergés dans l'huile permettent une conversion de tension flexible grâce à l'induction électromagnétique. Leur efficacité et leur fiabilité dépendent de la conception du circuit magnétique du noyau, du rapport de spire de l'enroulement ainsi que des propriétés de dissipation thermique et d'isolation de l'huile isolante. Ce principe fait des transformateurs un élément essentiel indispensable des réseaux électriques modernes, favorisant le transport stable de l’électricité de la production d’électricité à la consommation.