Основной принцип устройства РПН был усовершенствован в конце 1920-х годов, и его требуемый рабочий механизм должен отвечать двум условиям: во-первых, нельзя отключать ток нагрузки в процессе переключения ответвлений; Во-вторых, в процессе переключения ответвлений не допускается короткое замыкание в какой-либо части обмотки. Раньше в устройствах РПН для достижения вышеуказанных целей использовались реакторы, тогда как в современных устройствах РПН реакторы были заменены переходными резисторами со многими преимуществами. Использование переходных резисторов имеет преимущество более длительного срока службы контактов (из-за более короткого времени возникновения дуги, связанного с переключением при коэффициенте мощности, равном единице), но, вообще говоря, реактивное сопротивление центрального отвода на устройствах РПН более распространено: они могут спроектировать реактор так, чтобы он имел непрерывные и стабильные номинальные параметры, в то время как переходные резисторы имеют более высокое энергопотребление при подключении к линии, что гарантирует, что их номинальные параметры могут быть гарантированы только в течение ограниченного времени. Если механическая работа переключателя ответвлений может быть гарантирована, описанная выше ситуация не принесет каких-либо серьезных последствий. Однако, хотя различные попытки достижения вышеуказанных целей в целом успешны, все же существует риск повреждения, если устройство РПН не сможет плавно завершить рабочий цикл.
В ранних конструкциях переключателей ответвлений под нагрузкой устройства тепловой защиты обычно использовались для отключения и отключения трансформаторов в случае аварии переключателя ответвлений. Эти ранние переключатели ответвлений имели низкую скорость переключения ответвлений и низкую скорость размыкания контактов, а образование дуги могло длиться несколько с половиной циклов. Когда зазор между контактами достаточно велик и исключает возможность повторного зажигания дуги, в момент перехода тока через ноль дуга в конечном итоге погаснет. Дугогасительный контакт обычно изготавливается из чистой меди.
Независимо от того, был ли он реактивным или резистивным, методы механического привода ранних устройств РПН представляли собой либо прямой привод, либо привод с накоплением энергии. Энергия, приводимая в движение механизмами накопления энергии, хранится в маховике или пружине. Но этот тип приводного механизма обычно требует сложной зубчатой передачи и передачи вала, и необходимо учитывать возможность механического повреждения.
В настоящее время большинство устройств РПН, разработанных ранее, были заменены высокоскоростными-резистивными переключателями РПН. Надежность этих операций переключения была значительно улучшена, главным образом, благодаря тесной интеграции механизма накопителя энергии со специальным механизмом переключения, что позволило преодолеть многие недостатки ранней разработки. Использование контактов из медно-вольфрамового сплава значительно увеличивает срок службы контактов и принципиально меняет принцип переключения выключателя. Люди поняли, что срок службы контактов тесно связан с продолжительностью горения дуги, и гашение дуги в момент первого перехода тока через ноль стало сегодня основным принципом проектирования устройств РПН.
Мостовой резистор может сохранять свои номинальные параметры в течение короткого периода времени, но за счет улучшения механического коммутационного действия и использования высокоэффективных резисторных материалов, а время непрерывной работы резистора в цепи составляет всего несколько миллисекунд, риск повреждения резистора становится незначительным. Для переключателей ответвлений с двойным сопротивлением цикл переключения обычно составляет менее 75 мс.
Преимущество использования высокоскоростного-переходного резистора также отражается на значительном увеличении срока службы трансформаторного масла. Трансформаторное масло вокруг соединительных и размыкающих контактов устройства РПН будет загрязнено углеродной сажей, образующейся вокруг размыкающей дуги. Образование технического углерода напрямую связано с величиной тока нагрузки и длительностью дуги. В ранних конструкциях низкоскоростных переключателей РПН после тысяч операций трансформаторное масло приходилось обрабатывать или заменять. В настоящее время допустимое количество переключений перед обработкой или заменой трансформаторного масла возросло примерно в 10 раз по сравнению с прошлым.
Переключатель отводов с центральным реактивным сопротивлением имеет определенные преимущества, которых нет-в быстродействующих переключателях с переходным сопротивлением, что главным образом отражается в том, что за счет подключения реактора между переключателями отводов эта конструкция может получить вдвое более эффективное рабочее положение по сравнению с ступенями отводов трансформатора. Таким образом, в случае, когда трансформаторам требуется большое количество ступеней ответвлений, переключатели ответвлений с центральным ответвлением имеют очевидные преимущества, и некоторые производители в Северной Америке до сих пор используют эту конструкцию. В местах, где используются реактивные переключатели ответвлений, для продления срока службы контактов используются некоторые специальные коммутационные конструкции, включая использование шунтирующих резисторов и изменение конструкции катушки реактора, чтобы можно было использовать вакуумные выключатели. Но эти конструкции имеют определенные ограничения по безопасному рабочему напряжению при отключении циркулирующего тока.
В ранних конструкциях переключателей ответвлений трансформаторы должны были иметь две параллельные ответвительные обмотки, каждая из которых была оснащена переключателем и изолирующим переключателем. Если требуется переключение ответвителя, разомкните разъединитель на одной обмотке, переключите нагрузку на другую ответвительную обмотку, переведите селекторный переключатель, расположенный на разомкнутой обмотке, в новое положение ответвления, а затем снова замкните разъединитель. Метод переключения ответвлений второй обмотки точно такой же, как описанный выше процесс. Когда две обмотки полностью подключены параллельно к новому положению отвода, одна операция переключения отвода завершается.
Недостатком этого способа переключения отводов является то, что две параллельные обмотки отводов должны попеременно испытывать перегрузку, и разработчик трансформатора должен принять меры по ограничению циркулирующего тока, образующегося в двух обмотках, в случае несинхронного положения отводов между двумя обмотками. В такой структуре любые ошибки в порядке переключения или механизме переключения могут иметь катастрофические последствия.
