اصل اساسی تپ چنجر در بار در اواخر دهه 1920 کامل شد و مکانیسم عملیاتی مورد نیاز آن باید دو شرط را داشته باشد: اول، قطع جریان بار در طول فرآیند تغییر شیر مجاز نیست. ثانیاً در طول فرآیند تپ چنجر، اتصال کوتاه در هیچ بخشی از سیم پیچ مجاز نیست. تپ چنجرهای اولیه بار از راکتورها برای دستیابی به اهداف فوق استفاده می کردند، در حالی که در تپ چنجرهای بار مدرن، راکتورها با مقاومت های انتقالی با مزایای بسیاری جایگزین شده اند. استفاده از مقاومتهای انتقالی مزیت طول عمر تماس طولانیتر را دارد (به دلیل زمان کوتاهتر شروع قوس مرتبط با سوئیچینگ در ضریب توان واحد)، اما به طور کلی، راکتانس ضربه مرکزی در تعویضکنندههای بار رایجتر است: آنها میتوانند راکتور را به گونهای طراحی کنند که پارامترهای نامی پیوسته و پایدار داشته باشد، در حالی که مقاومتهای انتقال اطمینان حاصل میکنند که مصرف انرژی بالاتری دارند که تنها زمانی که به خط وصل میشوند، میتوانند یک پارامتر را تضمین کنند. اگر بتوان عملکرد مکانیکی شیر آب را تضمین کرد، وضعیت فوق عواقب جدی در پی نخواهد داشت. با این حال، اگرچه تلاشهای مختلف برای دستیابی به اهداف فوق عموماً موفقیتآمیز هستند، اما اگر تعویضکننده شیر نتواند یک چرخه عملیاتی را به آرامی کامل کند، همچنان خطر آسیب وجود دارد.
در طرحهای اولیه تپ چنجرهای بار، معمولاً از دستگاههای حفاظت حرارتی برای قطع و خاموش کردن ترانسفورماتورها در صورت بروز تصادفات استفاده میشد. این تعویضکنندههای شیر اولیه دارای سرعتهای پایین تغییر ضربه و سرعت جداسازی تماس آهسته بودند و قوسبندی میتوانست برای چندین سیکل و نیم طول بکشد. هنگامی که شکاف بین کنتاکت ها به اندازه کافی بزرگ باشد و امکان احتراق مجدد قوس وجود نداشته باشد، قوس در نهایت در لحظه عبور جریان از صفر خاموش می شود. تماس قوس معمولاً از مواد مس خالص ساخته می شود.
چه واکنشی باشد و چه مقاومتی، روشهای درایو مکانیکی تپ چنجرهای اولیه یا درایو مستقیم یا درایو ذخیره انرژی بود. انرژی رانده شده توسط ماشین آلات ذخیره انرژی در فلایویل یا فنر ذخیره می شود. اما این نوع مکانیزم محرک معمولاً نیازمند انتقال دنده پیچیده و انتقال شفت است و احتمال خرابی مکانیکی باید در نظر گرفته شود.
امروزه، بیشتر تپ چنجرهای اولیه طراحی شده روی تپ چنجرهای-مقاومتی با سرعت بالا جایگزین شده اند. قابلیت اطمینان این عملیات سوئیچ، عمدتاً به دلیل ادغام نزدیک مکانیسم درایو ذخیره انرژی با مکانیسم سوئیچینگ خاص، بسیار بهبود یافته است، بنابراین بسیاری از کاستیها در طراحی اولیه برطرف شده است. استفاده از کنتاکت های آلیاژی تنگستن مس طول عمر کنتاکت ها را تا حد زیادی بهبود می بخشد و اصل سوئیچینگ سوئیچ را تغییر می دهد. مردم دریافتهاند که طول عمر کنتاکتها ارتباط تنگاتنگی با مدت قوسبندی دارد و خاموش کردن قوس در لحظه اولین عبور جریان از صفر به یک اصل اساسی در طراحی تپ چنجرهای روی بار تبدیل شده است.
مقاومت پل میتواند پارامترهای رتبهبندی شده خود را برای مدت کوتاهی حفظ کند، اما با بهبود عملکرد سوئیچینگ مکانیکی و استفاده از{0}مواد مقاومت با عملکرد بالا، و زمان کار مداوم مقاومت در مدار تنها چند میلیثانیه است، خطر آسیب مقاومت ناچیز میشود. برای تغییر شیر با مقاومت دوگانه، چرخه تغییر شیر معمولاً کمتر از 75 میلیثانیه است.
برتری استفاده از انتقال مقاومت با سرعت بالا در طول عمر بسیار بهبود یافته روغن ترانسفورماتور نیز منعکس شده است. روغن ترانسفورماتور در اطراف کنتاکت های اتصال و جداکننده چنجر شیر بارگذاری شده توسط کربن سیاه تولید شده در اطراف قوس قطع کننده آلوده می شود. تولید کربن سیاه به طور مستقیم با مقدار جریان بار و مدت قوس ارتباط دارد. در طراحی اولیه-تپ چنجرهای با سرعت کم، پس از هزاران عملیات، روغن ترانسفورماتور باید تصفیه یا تعویض میشد. امروزه تعداد مجاز عملیات سوئیچ قبل از تصفیه یا تعویض روغن ترانسفورماتور به حدود 10 برابر گذشته رسیده است.
تپ چنجر نوع راکتانس شیر مرکزی دارای مزایای خاصی است که{0}}تپ چنجرهای نوع مقاومت انتقال با سرعت بالا فاقد آن هستند، که عمدتاً در این واقعیت منعکس می شود که با اتصال راکتور بین تپ چنجرها، این ساختار می تواند دو برابر موقعیت کاری موثر در مقایسه با مراحل شیر ترانسفورماتور به دست آورد. بنابراین، در مواردی که ترانسفورماتورها به تعداد زیادی از مراحل شیر نیاز دارند، تغییر دهنده های راکتانس شیر مرکزی مزایای آشکاری دارند و برخی از تولیدکنندگان در آمریکای شمالی هنوز از این ساختار استفاده می کنند. در مکان هایی که از تپ چنجرهای واکنشی استفاده می شود، از ساختارهای کلیدزنی ویژه برای افزایش طول عمر تماس استفاده می شود، از جمله استفاده از مقاومت های شنت و تغییر ساختار سیم پیچ راکتور برای امکان استفاده از کلیدهای خلاء. اما این سازه ها محدودیت های خاصی در ولتاژ کار ایمن هنگام قطع جریان در گردش دارند.
در طراحی اولیه تپ چنجرها، ترانسفورماتورها باید دارای دو سیم پیچ شیری موازی باشند که هر کدام به شکلی از سوئیچ انتخابگر و سوئیچ ایزوله مجهز بودند. هنگامی که نیاز به تغییر شیر است، سوئیچ جداسازی را روی یک سیم پیچ باز کنید، بار را به سیم پیچ شیر دیگر تغییر دهید، سوئیچ انتخاب واقع در سیم پیچ باز را به موقعیت شیر جدید تغییر دهید و سپس کلید جداسازی را دوباره ببندید. روش تغییر شیر برای سیم پیچ دوم دقیقاً مشابه فرآیندی است که در بالا توضیح داده شد. هنگامی که دو سیم پیچ به طور کامل به موازات موقعیت شیر جدید متصل شوند، یک عملیات تغییر شیر تکمیل می شود.
نقطه ضعف این روش تغییر شیر این است که دو سیم پیچ شیر موازی باید به طور متناوب اضافه بار را تجربه کنند و طراح ترانسفورماتور باید اقداماتی را برای محدود کردن جریان گردشی تشکیل شده در دو سیم پیچ در مورد موقعیت های شیر ناهمزمان بین دو سیم پیچ انجام دهد. در این ساختار، هر گونه خطا در ترتیب سوئیچینگ یا مکانیسم سوئیچینگ می تواند عواقب فاجعه باری داشته باشد.










