Com a dispositiu estàtic que transforma l'energia elèctrica en voltatge basat en el principi de la inducció electromagnètica, el funcionament estable d'un transformador de potència depèn molt del disseny estructural precís i del funcionament coordinat dels seus diferents components. L'estructura general es pot dividir en parts bàsiques com el nucli, bobinatges, sistema d'aïllament, tanc i sistema de refrigeració, canviador i accessoris. Cada part reflecteix una lògica d'enginyeria rigorosa en la selecció de materials, la disposició geomètrica i la implementació funcional.
El nucli és el cos principal del circuit magnètic del transformador, responsable de guiar i concentrar el flux magnètic. Per reduir la histèresi i les pèrdues de corrents de Foucault, el nucli es fa normalment de làmines d'acer de silici orientades a gra-apilades al llarg de la direcció del flux magnètic, amb un vernís aïllant aplicat entre les làmines per bloquejar els camins de corrents de Foucault. Els transformadors grans moderns sovint utilitzen processos d'apilament de juntes esglaons o totalment oblics per als seus nuclis per reduir els buits d'aire i la reluctància magnètica, millorant la permeabilitat i l'eficiència operativa. El disseny estructural de les columnes centrals i el jou ha de garantir una distribució uniforme del flux magnètic per evitar l'escalfament i el soroll addicionals causats per la saturació local.
Els bobinatges són el nucli dels circuits del transformador, formats enrotllant materials de coure o alumini altament conductors sobre cilindres o suports aïllants en una disposició concèntrica o solapada. El bobinatge primari està connectat al costat de l'alimentació, mentre que el bobinatge secundari emet la tensió transformada; tots dos estan acoblats mitjançant un flux magnètic compartit. L'àrea de la secció transversal-i el nombre de voltes dels conductors del bobinat estan determinats per la capacitat nominal i la relació de tensió, i el disseny té en compte la densitat de corrent, els límits d'augment de la temperatura i la resistència mecànica per suportar les pujades de corrent de curt-circuit i l'envelliment tèrmic-a llarg termini. L'aïllament entre capes i entre -torns utilitza materials aïllants aïllats amb paper-, pel·lícules- o compostos per garantir un aïllament elèctric fiable.
El sistema d'aïllament és una barrera crítica que garanteix el funcionament segur del transformador, abastant diverses formes com ara aïllament sòlid, aïllament líquid i aïllament de gas. Els transformadors-immersos en oli utilitzen habitualment oli aïllant mineral, que té funcions tant d'aïllament com de refrigeració; els buits d'oli es distribueixen entre bobinatges, entre bobinatges i el nucli i dins del dipòsit. Els transformadors de tipus-sec, en canvi, utilitzen pel·lícules de fosa de resina epoxi o aïllants per a un aïllament totalment tancat, adequats per a llocs amb alts requisits de seguretat contra incendis. El disseny de l'estructura d'aïllament ha de tenir en compte la rigidesa dielèctrica, l'estabilitat tèrmica i la vida d'envelliment, alhora que permet marges suficients per fer front a la sobretensió i la corrosió per humitat.
El dipòsit d'oli i el sistema de refrigeració constitueixen la carcassa mecànica i el sistema de gestió tèrmica del transformador. El dipòsit d'oli no només allotja el nucli, els bobinatges i l'oli aïllant, sinó que també suporta la pressió interna de l'oli i les càrregues ambientals externes. Els mètodes de refrigeració es classifiquen en funció dels requisits de capacitat i dissipació de calor, com ara l'auto-refrigeració, la refrigeració per aire, la circulació forçada d'oli i la circulació guiada d'oli. Components com els radiadors, les bombes d'oli i els ventiladors treballen junts per dissipar ràpidament la calor generada durant el funcionament, mantenint les temperatures del bobinatge i de l'oli dins dels límits de disseny.
Els interruptors d'aixeta s'utilitzen per ajustar la relació de girs del transformador per compensar les fluctuacions de tensió de la xarxa o optimitzar la distribució de càrrega. Els interruptors de-aixetes de càrrega poden canviar les aixetes sense interrupció de l'alimentació, tenen una estructura complexa i requereixen estàndards d'extinció d'arc i aïllament extremadament elevats. Els interruptors d'aixeta de càrrega-apagats han de funcionar en condicions d'apagat-i s'utilitzen principalment en aplicacions amb rangs d'ajust de voltatge reduïts o requisits de continuïtat baixos.
El sistema d'accessoris inclou un conservador d'oli, un deshumidificador, una canonada a prova d'explosió{0}, una vàlvula d'alleujament de pressió, un termòmetre, un indicador de nivell d'oli i un relé de gas, que realitzen, respectivament, funcions com ara la regulació del nivell d'oli, la protecció contra la humitat, la protecció contra sobretensió i el control de la temperatura i l'estat del gas, proporcionant informació important per al control i manteniment del funcionament del transformador.
En resum, l'estructura d'un transformador de potència és una unitat orgànica de les funcions de circuit magnètic, circuit elèctric, aïllament, refrigeració i monitorització. Els alts estàndards necessaris per al rendiment del material, la precisió geomètrica i el control del procés de cada component garanteixen un funcionament segur, estable i econòmic de l'equip en condicions d'alta tensió, gran capacitat i complexes, i també proporcionen una base de maquinari sòlida per a una font d'alimentació fiable al sistema d'alimentació.