Найбільшого поширення набули трансформатори з природним масляним або повітряним охолодженням (трансформатори з повітряним охолодженням активних частин називаються «сухими» трансформаторами).
У трансформаторах з природним масляним охолодженням активні частини (обмотки, магнітопровід), які є джерелами тепла, встановлюються в баку, заповненому трансформаторним маслом. Тепло, що виділяється в обмотках і магнітопроводі, передається через їх зовнішню поверхню більш холодному тілу маслу. Нагріте масло має меншу щільність, ніж холодне масло поблизу стінок бака. Виникає конвективная циркуляція масла в баку. Близько нагрітих частин воно рухається, поступово нагріваючись, вгору; біля стін бака, поступово охолоджуючись і віддаючи накопичену тепло через стінки бака навколишньому повітрю, - вниз (рис. 1).
У сталому режимі в кожному горизонтальному перетині встановлюється такий розподіл температури (рис. 2), при якому перевищення температури магнітопровода і обмоток над маслом, з одного боку, і перевищення температури масла над навколишнім повітрям, з іншого боку, виявляються достатніми для того, щоб все тепло, що виділяється в активних частинах, передавалося за рахунок конвекції маслу і від масла до стінок бака, а потім від зовнішньої поверхні стінок бака шляхом конвекції і теплового випромінювання до навколишнього повітря.
Мал. 1. Зміна температури по висоті трансформатора:
1 - температура масла; 2 - температура стінок бака; 3 - температура обмотки; 4 - температура муздрамтеатру
Як видно з малюнка, всередині муздрамтеатру, обмоток і стінки бака завдяки великій теплопровідності металів, з яких вони виготовлені, температура змінюється незначно. Значно більші перепади температури спостерігаються в ізоляції обмоток і при передачі тепла від муздрамтеатру і зовнішньої поверхні ізоляції обмоток до маслу і від масла до стінок бака. Особливо великий перепад температури між зовнішньою поверхнею стінки бака і навколишнім повітрям.
Зі збільшенням потужності трансформатора виникають труднощі з відведенням тепла від зовнішньої поверхні бака. Це пов'язано з тим, що втрати в трансформаторі, що припадають на одиницю поверхні, зростають пропорційно першого ступеня лінійного розміру.
Для збереження перевищення температури на допустимому рівні поверхню охолодження штучно збільшують, влаштовуючи канали в муздрамтеатрі і обмотках і розміщуючи на бічних стінках бака охолоджувачі або радіатори (рис. 3). Циркуляція масла через радіатори в трансформаторах з природним охолодженням відбувається за рахунок конвекції.
Мал. 2. Розподіл температури в горизонтальному перетині масляного трансформатора з природним охолодженням
Мал. 3. Охолоджуючий радіатор
Мал. 4. Вентилятори, обдувають радіатор
У сухому трансформаторі з природним повітряним охолодженням активні частини омиваються навколишнім повітрям. Повітря видаляє тепло з трансформатора за рахунок конвекції; деяка частина тепла відводиться за рахунок теплового випромінювання.
У великих трансформаторах застосовується масляне охолоджування з дуттям і природною циркуляцією масла. У таких трансформаторах охолоджуючі радіатори обдуваются вентиляторами з індивідуальним приводом (рис. 4). Додаткове поліпшення охолодження досягається застосуванням примусової циркуляції масла в трансформаторі, яка здійснюється спеціальними насосами з електричним приводом. Система охолодження, в якій поєднується дуття з примусовою циркуляцією масла, називається масляною з дуттям і примусової циркуляцією масла. Ще більша інтенсифікація тепловідведення досягається в олійно-водяних системах охолодження з природною або примусовою циркуляцією масла. При природної циркуляції масла водомасляні теплообмінники розміщуються на стінках бака; при примусової - встановлюються окремо. Олійно-водяні системи охолодження вимагають багато проточної води і застосовуються на гідростанціях, де вона є.