Aunque los detalles estructurales del devanado pueden variar según la capacidad, los principios básicos del diseño de la estructura del devanado son los mismos para la mayoría de los transformadores de potencia dentro del rango de capacidad. En términos generales, el diseño de los devanados de bajo -voltaje del transformador debe poder igualar aproximadamente la clasificación actual de los interruptores comerciales de bajo- voltaje. Por lo tanto, independientemente del nivel de voltaje del transformador, su clasificación de corriente de bajo voltaje puede alcanzar alrededor de 2400 A y, ocasionalmente, hasta 3000 A. Un ejemplo de aplicación es que en la mayoría de las centrales eléctricas británicas con grupos electrógenos de 500 MW y 660 MW instalados, la capacidad del transformador de la central eléctrica es de 60 MV·A, la tensión nominal del devanado de baja tensión es de 11 kV y la corriente nominal es de 3000 A. Este valor de corriente nominal se puede combinar con interruptores de aislamiento de aire con un voltaje máximo de 11 kV, que se pueden adquirir durante el proceso de construcción de la central eléctrica. Por lo tanto, para el devanado de bajo-voltaje de la mayoría de los transformadores, esta es la magnitud de su corriente nominal (por supuesto, también hay transformadores cuya corriente nominal excede este rango; para un transformador generador de 800MIV·A, la magnitud de su corriente de bajo-voltaje es 19000A).
La selección de la relación de voltaje del transformador debe garantizar que el nivel de corriente del devanado de alto-voltaje sea inferior al valor anterior, como 300 A. En la mayoría de los transformadores sumergidos en aceite que utilizan cables de cobre, la densidad de corriente del cable generalmente está entre 2-4 A/mm2. Entonces, si el tamaño de la sección transversal-del cable devanado de bajo-voltaje es de 50 mm * 20 mm, entonces el tamaño de la sección transversal-del cable devanado de alto-voltaje es de 12 mm * 8 mm. El voltaje de giro de un transformador depende del área de la sección transversal (o tamaño del núcleo) del núcleo de hierro, que a su vez depende de la capacidad del transformador. Sin embargo, a medida que aumenta la capacidad del transformador, su nivel de tensión también tiende a mejorar. Por lo tanto, el número de vueltas en el devanado de bajo-voltaje determinado por el voltaje de espira suele ser de alrededor de 100, mientras que el número de vueltas en el devanado de alto-voltaje suele ser de 1000 o más. En la práctica, el tamaño real y el número de vueltas de los alambres de bobinado están influenciados por muchos factores y pueden diferir significativamente de los valores anteriores. Sin embargo, estos valores se pueden utilizar para representar la diferencia entre el devanado de bajo-voltaje y el devanado de alto-voltaje en cuestiones de diseño de transformadores. En devanados de bajo-voltaje, se requieren menos vueltas y un área de sección transversal- de cable más grande, mientras que en devanados de alto-voltaje, se requieren más vueltas y un área de sección transversal de cable más pequeña. Son estos factores los que determinan la forma estructural del devanado utilizado.
A menos que el transformador tenga un tercer devanado (que generalmente tiene un nivel de voltaje similar o menor que el devanado de bajo voltaje) y esté dispuesto adyacente al núcleo de hierro, el devanado de bajo voltaje generalmente está dispuesto adyacente al núcleo de hierro: el devanado de bajo voltaje generalmente tiene un voltaje de prueba más bajo y, por lo tanto, es relativamente fácil de aislar del núcleo de hierro puesto a tierra; Por lo general, es más probable que cualquier segmento de línea de derivación en un transformador se establezca en el devanado de alto-voltaje, por lo que el devanado de bajo-voltaje generalmente solo necesita tener el primer y el último cabezal que se debe sacar, que se encuentran en las partes superior e inferior del núcleo de hierro respectivamente, lo que los hace relativamente fáciles de sacar.
Los devanados de baja tensión suelen estar enrollados en tubos de papel duro hechos de materiales aislantes, que casi invariablemente están hechos de cartón unido con resina sintética. Este material tiene una alta resistencia mecánica y puede soportar la carga ejercida por segmentos de alambre de cobre con secciones transversales más grandes-durante el proceso de bobinado de devanados de baja-tensión. En términos de propiedades eléctricas, también tiene suficiente rigidez dieléctrica para soportar voltajes de prueba relativamente bajos aplicados a devanados de bajo-voltaje sin necesidad de otras medidas de aislamiento.
Se pueden utilizar tiras de papel duro como moldes para enrollar alrededor de 100 vueltas de devanados de bajo-voltaje en una estructura en espiral simple. Por lo tanto, todas las vueltas del devanado de bajo-voltaje deben ocupar toda la altura axial del devanado. En algunos casos, como cuando los devanados están conectados en forma de estrella en zigzag, ocasionalmente las espiras de los devanados también pueden disponerse en una espiral de doble-capa, de modo que las cabezas de ambos conjuntos de devanados puedan conducirse hacia las partes superior e inferior de la columna con núcleo de hierro. La altura del devanado está determinada por el tamaño de la impedancia especificada. Por lo tanto, la necesidad de disponer todas las espiras del devanado a la altura requerida determina las dimensiones de la sección transversal-de cada espira del devanado.
Entre el tubo de cartón de enrollado y el cable se debe colocar un soporte axial hecho de cartón aislante para formar un canal de flujo de aceite axial. Estos tirantes axiales suelen tener una sección transversal- en forma de cola de paloma, por lo que durante el proceso de bobinado, los bloques espaciadores entre los discos se pueden enroscar en los tirantes axiales. El espesor del soporte axial suele ser de 8 mm, mientras que el espesor de la almohadilla radial suele ser de 4 mm. El paso de aceite radial formado por la pastilla radial está dispuesto entre cada vuelta o cada dos vueltas, y ocasionalmente se puede usar la pastilla radial para dividir cada vuelta del devanado en dos vueltas y media.
