Některé důvody, proč uživatelé transformátorů požadují konverzi odbočovacího napětí, jsou následující: kompenzovat změny v systémovém napájení a externím napětí dodávaném jinými transformátory; Používá se ke kompenzaci úpravy napětí generované uvnitř samotného transformátoru a udržení výstupního napětí transformátoru beze změny; Používá se k řízení směru toku jalového výkonu generátorových transformátorů a propojovacích transformátorových systémů; Používá se ke kompenzaci některých faktorů, které ještě nejsou jasné ve fázi plánování energetického systému; Umožněte určitý vývoj a změny systémových podmínek.
Výše uvedené jsou základní důvody pro požadavek na výměnu odbočky vinutí. Používání přepínačů je v dnešní době tak rozšířené, že většina uživatelů neuvažuje o tom, zda se mohou vyhnout používání přepínačů nebo zda potřebují omezit rozsah přepínačů. Transformátory bez přepínačů odboček však mají jednoduchou konstrukci, nízké výrobní náklady a relativně vysokou spolehlivost. Samotné použití přepínače odboček zvyšuje náklady a konstrukční složitost transformátorů a také snižuje provozní spolehlivost. Proto je vhodné vyhnout se použití konstrukcí přepínačů odboček, kdykoli je to možné. I když je to nevyhnutelné, měl by být rozsah a počet změn kohoutku minimalizován.
Nevýhody použití konstrukce přepínače odboček na transformátorech: použití přepínače odboček téměř nevyhnutelně způsobuje změny v hustotě magnetického toku v železném jádru, takže volba hodnoty hustoty magnetického toku musí být nižší než optimální hodnota, aby se v některých případech kompenzovalo možné zvýšení hustoty magnetického toku; Impedance transformátoru se mění s polohou odbočky, takže návrh systému by měl tyto změny impedance počítat; Ztráty transformátoru se budou lišit s různými polohami odboček, takže chladicí systém musí mít dostatečnou chladicí kapacitu, aby splnil požadavky na maximální možné ztráty; Nevyhnutelně nastává situace, kdy jsou určité segmenty vinutí odříznuty od obvodu, což povede ke zhoršení elektromagnetického vyvážení uvnitř transformátoru, čímž se zvýší nevyvážená elektromagnetická síla při zkratu-; Zvýšení počtu odbočovacích vodičů uvnitř transformátorů zvýší složitost struktury produktu a pravděpodobnost vnitřních poruch; Samotný přepínač odboček, zejména přepínač odboček pod zatížením, tvoří zdroj poruchy transformátoru.
Přestože se problémy s regulací napětí vyskytují uvnitř mnoha výkonových transformátorů a kabelů a hodnota rychlosti regulace napětí se velmi liší mezi podmínkami nízkého zatížení a plného zatížení, jedním ze základních požadavků na napájecí systém je, že musí být schopen poskytovat stabilní napětí uživatelům a nedovolit, aby se příliš měnilo se zatížením systému. Ačkoli v mnoha průmyslových systémech, zejména těch, které vyžadují dostatečně vysoké napájecí napětí pro zajištění uspokojivého řízení velkých motorových zařízení, je vyžadováno vysoké napájecí napětí. Napájecí napětí by však nemělo být příliš vysoké, aby se zabránilo nebezpečí přepětí zařízení, jako jsou elektronické ochranné systémy, během odinstalace systému. Pokud je napětí nedostatečné, některé průmyslové procesy nebudou moci normálně pokračovat. Dokonce i některé průmyslové procesy používají k ochraně podpěťová relé, a když je napájecí napětí příliš nízké, proces zpracování musí být zcela zastaven. Většina civilních spotřebitelů také doufá, že zajistí vysoké napětí v kteroukoli denní dobu (ať je den nebo noc), aby byl zajištěn běžný provoz domácích spotřebičů. Napětí by však nemělo být příliš vysoké, aby nedošlo ke zkrácení životnosti osvětlovacího zařízení. Pokud je napájecí napětí příliš vysoké, tato osvětlovací zařízení jsou první, která selhávají.
V této situaci, navzdory určitým obavám z nepříznivých faktorů spojených s používáním přepínačů odboček, je stále požadováno, aby mnoho transformátorů v civilní energetické síti bylo vybaveno přepínači odboček pod zatížením. Bez zátěžových přepínačů odboček je téměř nemožné ekonomicky navrhnout tyto elektrické sítě. V průmyslové oblasti se transformátory se zátěžovými přepínači obecně používají jako energetická zařízení pro průmyslová odvětví, jako jsou obloukové pece, elektrolýzy a chemické závody. Pokud transformátor nemá schopnost regulace napětí při zatížení, nelze výše uvedené požadavky splnit. Avšak kromě požadavku, aby generátor posílal činný výkon, je také požadováno, aby byl schopen posílat nebo absorbovat některé jalové zátěže podle systémových podmínek a tyto jalové zátěže se musí kvůli určitým faktorům měnit. Jalový výkon generovaný generátorem je ovlivněn zvýšením napětí transformátoru generátoru. Pokud transformátor sníží napětí, generátor bude muset absorbovat reaktivní zátěž. Tento provozní režim je třeba vzít v úvahu při návrhu transformátoru, aby došlo k významným změnám v hustotě magnetického toku v železném jádru.
Propojovací transformátory spojující systémy 400 kV, 275 kV a 132 kV s největší pravděpodobností využívají struktury autotransformátorů. Poměr napětí tohoto transformátoru není snadné nastavit, protože přidání nebo odstranění odboček v neutrálním bodě způsobí změny v počtu závitů sériového vinutí i společného vinutí. Samozřejmě, pokud tyto transformátory nejsou dodávány se zařízením pro regulaci napětí, může to nejen ušetřit vysoké náklady na přepínače odboček, ale také se vyhnout některým nevýhodám souvisejícím s přepínači odboček. „Náklady“, které přineslo zjednodušení konstrukce transformátoru, do určité míry snížily flexibilitu provozu soustav 275kV a 132kV, ale to lze kompenzovat nastavením přepínačů odboček na transformátorech nižší úrovně 275kV/33kV nebo 132kV/33kV.
Ve Spojeném království se provozní napětí systému 400 kV obecně udržuje v rozmezí ± 5 % jeho jmenovitého napětí. Pokud propojovací transformátory mezi systémy 2751V a 132kV nemají přepínače odboček, bude kolísání napětí těchto systémů větší než ± 5 % jejich jmenovitého napětí, protože to zahrnuje i faktory úpravy napětí v propojovacích transformátorech. Proto by provozní napětí systémů 275 kV a 132 kV mělo být obecně udržováno v rozmezí ± 10 % jejich jmenovitého napětí. To vyžaduje, aby síťový napájecí transformátor 275 kV/33 kV (obvykleji 132 kV/33 kV) byl vybaven přepínačem odboček, aby se přizpůsobil výše uvedeným změnám napětí. Pokud je navíc požadováno, aby tyto transformátory zvýšily napětí na straně 33 kV za podmínek vysokého zatížení systému (tj. napětí systému 275 kV nebo 132 kV je nižší než odpovídající jmenovité napětí), pak musí spodní hranice rozsahu odbočky požadované pro tyto transformátory dosáhnout -10 %. Obecně je tedy stanoveno, že rozsah odběru těchto transformátorů je +10%~-20%. To je v rozporu s cílem omezit rozsah odboček transformátorů za účelem zlepšení jejich spolehlivosti, jak již bylo zmíněno dříve. Ale na druhou stranu to odráží, že vynechání přepínačů odboček na transformátorech 400 kV/132 kV snižuje provozní flexibilitu systému, což vede ke složitější struktuře transformátorů 132 kV/33 kV. Je zřejmé, že ve srovnání se svorkami vedení 275 kV nebo 132 kV transformátorů 400 kV/275 kV nebo 400 kV/132 kV bude mít uspořádání segmentů přepínače odboček na straně uzemněného neutrálního bodu hvězdicového zapojení vinutí 275 kV nebo 132 kV vyšší spolehlivost a nižší výrobní náklady.
V porovnání se systémem 132 kV udržování úrovně řízení ve větším rozsahu napětí pro systém 33 kV znamená, že transformátory 33 kV/11 kV obvykle vyžadují pouze rozsah regulace napětí ± 10 %. Stejně jako v případě transformátorů 132kV/33kV je však odbočka vysokého napětí na transformátorech 33kV/11kV stále nastavena tak, aby zvyšovala výstupní napětí nízkého napětí a kompenzovala úpravu napětí systému. V tomto případě je poměr napětí naprázdno transformátoru obvykle navržen na 33 kV/11,5 kV, což znamená, že za podmínek bez zátěže, když je na vysokonapěťovou stranu transformátoru přivedeno jmenovité napětí, bude jeho nízkonapěťové výstupní napětí vyšší než jmenovité napětí nízkonapěťového systému{16}}.
Jmenovitá kapacita transformátoru posledního stupně v síti (předpokládá se, že se jedná o transformátor 11 kV/0,433 kV) je obecně 1600 kV · A nebo nižší. Nemá cenu používat drahé a konstrukčně složité zařízení pro regulaci napětí zátěže na těchto nízko{4}}nákladových transformátorech s malou kapacitou. Obvykle jsou vybaveny nebuzenými přepínači odboček a jejich rozsah odbočky je obvykle ± 2,5 % nebo ± 5 %. Použitím tohoto nastavení odbočky lze dosáhnout změn v poměru napětí pro přizpůsobení provozním podmínkám místní elektrické sítě. Přestože lze tato zařízení provozovat kdykoli během provozu transformátoru, obecně je třeba je přizpůsobit podmínkám zatížení místní soustavy při uvádění transformátoru do provozu.
