Omawiając podstawowe zasady działania transformatorów dwuuzwojeniowych przyjmuje się, że uzwojenie transformatora składa się z oddzielonych od siebie uzwojeń pierwotnych i wtórnych. Każde uzwojenie transformatora jest cylindryczne i koncentryczne z kolumną z rdzeniem żelaznym uzwojenia zadanego, co zapewnia obwód magnetyczny o niższej wartości rezystancji magnetycznej dla głównego strumienia magnetycznego. Niezależnie od tego, czy jest to transformator jedno-fazowy, czy trój-fazowy, obwód magnetyczny z żelaznym rdzeniem musi być zamknięty i otaczać uzwojenie. Oprócz określenia całkowitego rozmiaru transformatora, rozmiar dwóch koncentrycznych uzwojeń określa również rozmiar okna rdzenia żelaznego, określając w ten sposób rozmiar żelaznego rdzenia. Rozmiar żelaznego rdzenia określa wielkość strat w żelaznym rdzeniu dla danej stalowej taśmy elektrotechnicznej i gęstość strumienia magnetycznego. Projektanci muszą zadbać o to, aby układ uzwojeń był jak najbardziej zwarty, a czynnikami utrudniającymi zachowanie zwartości konstrukcji uzwojenia są wymagane kanały oleju chłodzącego i przestrzeń izolacyjna, a także zastosowanie-przekrojów drutu o możliwie największych średnicach, aby zmniejszyć straty obciążenia.
Strata obciążenia transformatora to strata spowodowana prądem obciążenia, który zmienia się wraz z drugą potęgą prądu obciążenia. Straty obciążenia generowane w transformatorach można przypisać trzem częściom: stratom rezystancji; Strata prądu wirowego powstająca w uzwojeniu, gdy przemienny strumień magnetyczny rozproszenia przechodzi przez drut uzwojenia; Tak zwane-straty błądzące spowodowane zmiennym strumieniem magnetycznym związanym z obciążeniem wewnątrz podzespołów, takich jak przewody, zaciski i zbiorniki paliwa.
W obecnej sytuacji nadal straty częściowe w uzwojeniu mają największy wpływ na całkowite straty obciążenia. Jak sama nazwa wskazuje, generacja strat rezystancji polega na tym, że w uzwojeniu musi być rezystancja, więc tej części straty nie da się całkowicie wyeliminować. Jednak projektanci transformatorów mogą znaleźć sposoby na zmniejszenie utraty rezystancji. Metody te wykorzystują możliwie najmniejszą liczbę zwojów uzwojenia; Zwiększ pole-przekroju każdego zwoju drutu; Używaj materiałów o niższej oporności elektrycznej, co ogólnie odnosi się do miedzi o wyższej przewodności.
Stosowanie minimalnej liczby zwojów uzwojenia oznacza, że należy zastosować rdzeń żelazny, który może wygenerować najwyższy możliwy całkowity strumień magnetyczny, co obejmuje dwa aspekty: wybór największego możliwego przekroju poprzecznego rdzenia żelaznego- oraz wybór najwyższej możliwej wartości gęstości strumienia magnetycznego rdzenia żelaznego. Konsekwencją takiego postępowania jest nieuniknione zwiększenie rozmiaru żelaznego rdzenia (w tym zacisków), zwiększając w ten sposób ciężar i utratę żelaznego rdzenia. Zmniejszenie strat obciążenia prowadzi do wzrostu strat w rdzeniu żelaznym i odwrotnie. Oczywiście wzrost wielkości rdzenia żelaznego zwiększa również mianownik w procentowym wyrażeniu reaktancji. Aby to skompensować i utrzymać niezmienioną wartość impedancji, należy zmniejszyć wysokość osiową uzwojenia, a jednocześnie zmniejszyć liczbę zwojów uzwojenia (co może zmniejszyć straty obciążeniowe). Zmniejszenie wysokości osiowej uzwojenia oznacza zmniejszenie wysokości kolumny z rdzeniem żelaznym, co w pewnym stopniu kompensuje wzrost masy rdzenia żelaznego spowodowany wzrostem wymiarów rdzenia żelaznego. W ten sposób, dzięki wzajemnej kompensacji jednej lub dwóch zmian wielkości konstrukcji, zmiana strat transformatora nie będzie zbyt znacząca. Zatem optymalny rozmiar konstrukcji można wybrać na podstawie innych czynników, takich jak stosunek utraty ładunku do utraty-braku ładunku lub ograniczenie wysokości transportowej (które są ściśle powiązane z wysokością żelaznego rdzenia).
Konsekwencją zwiększenia-powierzchni przekroju poprzecznego drutu uzwojenia jest wzrost strat wiroprądowych w uzwojeniu (dodatkowo może to również powodować zwiększenie rozmiaru okienka rdzenia żelaznego, co skutkuje ogólnym wzrostem wymiarów rdzenia żelaznego). Przyczyną utraty prądu wirowego jest strumień upływu przechodzący przez druty uzwojenia. Strumień upływu przechodzący przez drut uzwojenia generuje indukowane napięcie, a powstały prąd jest prostopadły do prądu obciążenia i strumienia upływu. Im większy-przekrój poprzeczny drutu uzwojenia, tym niższa jego impedancja dla prądów wirowych, co skutkuje większymi prądami wirowymi. Jedynym sposobem na zwiększenie impedancji prądu wirowego bez zmniejszania-powierzchni przekroju poprzecznego każdego zwoju uzwojenia jest podzielenie każdego zwoju drutu na mniejsze pasma drutu i odizolowanie ich od siebie, a także zmiana ich położenia wzdłuż wysokości uzwojenia. Zagadnienie transpozycji drutów uzwojenia zostanie omówione w dalszej części poświęconej budowie uzwojenia. Chociaż pracownicy zajmujący się nawijaniem wolą używać drutów-o przekroju poprzecznym do nawijania uzwojeń (ponieważ druty o małym przekroju-łatwo nawijać na formy z drutu), ogólnie rzecz biorąc, im więcej jest równoległych drutów nawojowych, tym wyższy jest koszt produkcji. Dlatego producenci transformatorów zwykle mają nadzieję na ograniczenie liczby równoległych drutów uzwojenia do akceptowalnego poziomu strat wiroprądowych. Dodatkowo wzrost liczby równoległych drutów uzwojenia wraz z izolacją międzyżyłową będzie skutkować zmniejszeniem współczynnika pracy uzwojenia, co jest kolejnym czynnikiem wymuszającym zmniejszenie liczby równoległych drutów uzwojenia.
Jak wspomniano powyżej, prądy wirowe w drutach uzwojenia są spowodowane strumieniem upływowym, więc zmniejszenie strumienia upływowego może obniżyć wartość prądów wirowych. Oczywiście straty wiroprądowe w uzwojeniach transformatorów o niższej impedancji są mniejsze niż w uzwojeniach transformatorów o wyższej impedancji. Wartość impedancji magnetycznej o niskim rozproszeniu jest zgodna z wysokością osiową większego uzwojenia. Oznacza to, że cienkie i wysokie uzwojenia mają mniejszy strumień rozproszenia niż krótkie i grube uzwojenia, więc te pierwsze mają zwykle mniejsze prądy wirowe uzwojenia. Inną oczywistą kwestią jest to, że większość strumienia rozproszenia w cienkim górnym uzwojeniu to osiowy strumień rozproszenia. Można również wykazać, że w przypadku, gdy większość strumienia rozproszenia ma charakter osiowy, zmniejszenie rozmiaru drutu uzwojenia w kierunku promieniowym prostopadłym do pola magnetycznego rozproszenia może osiągnąć cel polegający na zmniejszeniu prądów wirowych. W przypadku krótkich i grubych konstrukcji uzwojenia strumień upływu będzie miał znaczną składową promieniową, szczególnie w obszarze w pobliżu końca uzwojenia. Zatem drut uzwojenia również trzeba dzielić na coraz mniejsze pasma w kierunku osiowym (teoretycznie jest to konieczne tylko na końcu uzwojenia, ale generalnie nie jest łatwo zmienić ilość drutów w środku uzwojenia). Inną metodą kontrolowania prądów wirowych uzwojenia jest zastosowanie ekranowania magnetycznego w celu skorygowania kierunku strumienia upływu, zapewniając, że nie przejdą one przez zespół dysku; Nawet jeśli strumień upływu przechodzi przez uzwojenie, strumień wycieku powinien składać się głównie ze składowych osiowych. Środki te są ekonomiczne tylko w przypadku transformatorów o wysokiej impedancji i większych pojemnościach.
W tym przypadku szczególnie istotnym zagadnieniem są prądy wirowe uzwojeń. Producenci transformatorów odkryli w praktyce, że ograniczenie strat wiroprądowych do około 25% strat rezystancji jest najbardziej ekonomicznym podejściem. Jednakże wymagany poziom złożoności strukturalnej do osiągnięcia powyższych celów różni się w zależności od sytuacji. W przypadku transformatorów o niższej impedancji straty prądów wirowych można znacznie zmniejszyć do mniej niż 25% strat rezystancji bez konieczności stosowania innych specjalnych środków.
