変圧器の基本的原理を次に示す。

N　S　A　電線　交流電源　発電機の項で述べたようにコイルを固定とし磁石を出したり入れたりすると電流計の指針が動き電流が流れたことが判る。これはコイルが磁束を切るからである。

　

　

N　S　A　電線　交流電源　この図では磁石は交流電源で作られている。前に述べたように交流電源は電流の流れる方向と大きさが時々刻々変るので磁石から発生する磁束も変化する。したがって磁石を動かさなくても磁石を動かしたと同じ状態になり電流計の指針が動き電流が流れたことが判る。　変圧器はこの原理を応用したものである。

　

　

　下記のように変圧器は電磁誘導作用を応用して、交流電圧を任意の大きさに変える機器である。その主要部は鉄心に2組の巻線を巻いたもので電源側（一次側）を一次巻線（Pコイル）、負荷側（二次側）を二次巻線（Sコイル）という。

　

　Pコイルに周波数がf〔Hz〕で実効値がV₁〔V〕の交流電圧を加えると鉄心に交番磁束φ〔Wb〕が生じφはP・S両コイルを貫く。したがって、自己誘導によってPコイルにE₁〔V〕相互誘導によってSコイルにE₂〔V〕の交番起電力を誘導する。

　今、Pコイルの巻数をN₁、Sコイルの巻線をN₂とすると一次側、二次側の誘導起電力は、それぞれの巻数に比例するのでφm〔Wb〕を磁束の最大値とすると

　E₁＝4.44fN₁φm　E₂＝4.44fN₂φm

∴E₁／E₂＝4.44fN₁φm／4.44fN₂φm＝N₁／N₂＝α

　E₁は加えた電圧V₁と方向が反対で大きさがほとんど等しいので次式の関係がなりたつ。

　V₁／V₂＝N₁／N₂＝α

　αを変圧比又は巻線比という。

　

　今二次側に負荷を接続しないで一次側に電圧V₁を加えるとPコイルに電流I₀が流れる。これを変圧器の励磁電流又は無負荷電流という。このI₀によって鉄心内に交番磁束φが生じ、このφがSコイルに交鎖してSコイルに起電力E₂を誘導する。次に二次側に負荷Zを接続するとE₂によって二次電流I₂が流れ起磁力I₂N₂による磁束φが生じ励磁電流による磁束φを減らそうとする。しかし磁束φが減ると一次の誘導起電力E₁が減少し供給電圧V₁との平衡が破れるのでφは減少

することができない。それでφ₂を打ち消すためにPコイルに一次負荷電流I'₁が流れる。このI'₁によってI'₁N₁の起磁力が生じ磁束φが生じる。

　このφ₁はφ₂と反対方向で磁束φ₂を打ち消すので磁束φのみが鉄心を通ることになる。故に一次と一次の起磁気力は等しく次の式が成り立つ。

　一次側に流れる一次電流I₁は一次負荷電流I'₁と励磁電流I₀とのベクトル和であるからI₁＝I₁＋I₀となる。ここで励磁電流I₀は小さいので無視すると

　

　変圧器の極性とは、その端子に現われる誘起電圧の相対的、時間的の方向を表す。変圧器の電圧は供給電圧の周波数に等しい変化をしているものであるが、ある瞬間を考えれば電圧の方向は一定であるから、ただ1個の巻線を考えると極性の必要はないが同時に2個以上を考える場合には極性は極めて重要である。一次側をU₁V₁、二次側をU₂V₂としたときU₁V₁間に適当な電圧を加えU₁U₂を接続してV₁V₂間の電圧が一次電圧と二次電圧の和が表れる場合を加極性、差が現われる場合を減極性という。船舶のみならず一般に減極性が用いられる。

　

　変圧器に定格電流を流すときの一次及び二次巻線中のインピーダンスによる電圧降下（変圧器内部の電圧降下）をインピーダンス電圧という。実際に測定するには変圧器の二次側を短絡して、一次側に定格電流を流したとき、一次端子間における電圧をインピーダンス電圧といい、定格一次電圧の百分率（％）で表わし百分率（％）インピーダンスと呼ばれる。

　変圧器のインピーダンスの値は変圧器の経済的な設計、電圧変動率及び短絡電流を考慮して決められ百分率インピーダンスは変圧器の電圧変動や二次短絡電流を計算する場合に使用される。

　変圧器の電圧変動や二次短絡電流を計算する場合、一般に次式で示される百分率インピーダンス又はパーセントインピーダンスと呼ばれる数値が使用される。

　通常、百分率インピーダンス（Zp）は百分率抵抗値と百分率リアクタンス値とに分けて示されるが、これらをそれぞれr_P％、X_P％とすると、