Det grunnleggende prinsippet for on-load tap changer ble perfeksjonert på slutten av 1920-tallet, og dens nødvendige driftsmekanisme må oppfylle to betingelser: For det første er det ikke tillatt å kutte av laststrømmen under trinnskifteprosessen; For det andre, under trinnvekslerprosessen, tillates ingen kortslutning i noen del av viklingen. Tidlig brukte belastningstrinnvekslere reaktorer for å oppnå de ovennevnte målene, mens i moderne belastningstrinnvekslere har reaktorer blitt erstattet av overgangsmotstander med mange fordeler. Bruken av overgangsmotstander har fordelen av lengre kontaktlevetid (på grunn av kortere lysbueinitieringstid assosiert med svitsjing ved enhetseffektfaktor), men generelt sett er senteruttaksreaktans på lasttappvekslere mer vanlig: de kan designe reaktoren til å ha kontinuerlige og stabile nominelle parametere, mens overgangsmotstander har høyere strømforbruk når de er koblet til linjen, noe som sikrer begrenset garantert tid. Hvis den mekaniske driften av trinnkobleren kan garanteres, vil situasjonen ovenfor ikke gi noen alvorlige konsekvenser. Men selv om forskjellige forsøk på å oppnå de ovennevnte målene generelt er vellykkede, er det fortsatt en risiko for skade hvis trinnkobleren ikke kan fullføre en operasjonssyklus jevnt.
I tidlige design av trinnkoblere for belastning ble termiske beskyttelsesanordninger ofte brukt til å utløse og slå av transformatorer i tilfelle trinnkoblerulykker. Disse tidlige trinnvekslerne hadde lave trinnskiftehastigheter og langsomme kontaktseparasjonshastigheter, og lysbuedannelse kunne vare i flere og en halv syklus. Når gapet mellom kontaktene er stort nok uten mulighet for lysbuegjentenning, vil lysbuen til slutt slukke i øyeblikket av gjeldende nullgjennomgang. Lysbuekontakten er vanligvis laget av rent kobbermateriale.
Enten det er reaktivt eller resistivt, var de mekaniske drivmetodene for tidlige belastningstapskiftere enten direktedrift eller energilagringsdrift. Energien som drives av energilagringsmaskineri lagres i svinghjulet eller fjæren. Men denne typen drivmekanisme krever vanligvis kompleks giroverføring og akseloverføring, og muligheten for mekanisk feil må vurderes.
I dag er det meste av de tidlige utformede trinnvekslerne for belastning erstattet av høyhastighets-motstandsbrytere. Påliteligheten til disse bryteroperasjonene har blitt betydelig forbedret, hovedsakelig på grunn av den tette integrasjonen av energilagringsdrivmekanismen med den spesifikke brytermekanismen, og overvinner dermed mange mangler i tidlig design. Bruken av kobber-wolframlegeringskontakter forbedrer levetiden til kontaktene betydelig og endrer bryterprinsippet til bryteren fundamentalt. Folk har innsett at levetiden til kontaktene er nært knyttet til varigheten av lysbuen, og slukking av lysbuen i øyeblikket av den første nullkryssingen av strømmen har blitt et grunnleggende prinsipp i utformingen av belastningstapskiftere i dag.
Bromotstanden kan opprettholde sine nominelle parametere i en kort periode, men med forbedringen av mekanisk svitsjehandling og bruk av høy-resistormaterialer, og den kontinuerlige driftstiden til motstanden i kretsen er bare noen få millisekunder, blir risikoen for motstandsskade ubetydelig. For trinnvekslere med dobbel motstand er trinnskiftesyklusen vanligvis mindre enn 75ms.
Overlegenheten ved å bruke høyhastighetsmotstandsovergang- gjenspeiles også i den sterkt forbedrede levetiden til transformatorolje. Transformatoroljen rundt tilkoblings- og frakoblingskontaktene til trinnkobleren på belastning vil bli forurenset av carbon black generert rundt frakoblingsbuen. Genereringen av sot er direkte relatert til størrelsen på belastningsstrømmen og varigheten av lysbuen. I den tidlige utformingen av lav-hastighet på trinnvekslere, etter tusenvis av operasjoner, måtte transformatoroljen behandles eller skiftes ut. I dag har det tillatte antallet bryteroperasjoner før behandling eller utskifting av transformatoroljen nådd omtrent 10 ganger tidligere.
Trinnkobleren av sentertappreaktanstypen har visse fordeler som trinnkoblere av typen høy-overgangsmotstand ikke har, hovedsakelig reflektert i det faktum at ved å koble reaktoren mellom trinnkoblerne, kan denne strukturen oppnå dobbelt så effektiv arbeidsposisjon sammenlignet med trinntrinnene til transformatoren. Så, i tilfellet der transformatorer krever et stort antall tapptrinn, har sentertappreaktans-tappvekslere åpenbare fordeler, og noen produsenter i Nord-Amerika bruker fortsatt denne strukturen. På steder der reaktive trinnvekslere brukes, brukes noen spesielle bryterstrukturer for å forlenge kontaktlevetiden, inkludert bruk av shuntmotstander og endring av spolestrukturen til reaktoren for å muliggjøre bruk av vakuumbrytere. Men disse strukturene har visse begrensninger på sikker driftsspenning ved avskjæring av sirkulasjonsstrømmen.
I den tidlige utformingen av trinnkoblere ble transformatorer pålagt å ha to parallelle ledningsviklinger, hver utstyrt med en form for velgerbryter og isolasjonsbryter. Når et kranskifte er nødvendig, åpner du skillebryteren på en vikling, bytter lasten til en annen kranvikling, endrer valgbryteren på den åpne viklingen til den nye kranposisjonen, og lukk deretter skillebryteren igjen. Tappbyttemetoden for den andre viklingen er nøyaktig den samme som prosessen beskrevet ovenfor. Når de to viklingene er koblet helt parallelt til den nye tappposisjonen, er en tappbytteoperasjon fullført.
Ulempen med denne uttaksbyttemetoden er at de to parallelle uttaksviklingene vekselvis må oppleve overbelastning, og transformatordesigneren må iverksette tiltak for å begrense sirkulasjonsstrømmen som dannes i de to viklingene ved asynkrone uttaksposisjoner mellom de to viklingene. I denne strukturen kan eventuelle feil i bytterekkefølge eller byttemekanisme få katastrofale konsekvenser.
