Chức năng cơ bản của máy biến áp điện bắt nguồn từ định luật cảm ứng điện từ. Chức năng cốt lõi của nó là tăng hoặc giảm điện áp trong mạch điện xoay chiều trong khi vẫn duy trì tần số không đổi, do đó đáp ứng nhu cầu của các mức điện áp khác nhau trong quá trình truyền tải, phân phối và sử dụng năng lượng điện. Chức năng này dựa trên mạch điện từ và hệ thống phụ trợ được thiết kế cẩn thận, tạo thành một nút quan trọng trong dòng năng lượng của hệ thống điện.
Khi cuộn sơ cấp của máy biến áp được nối với nguồn điện xoay chiều, dòng điện xoay chiều sẽ tạo ra từ thông xoay chiều trong lõi. Từ thông này truyền dọc theo mạch từ kín qua cuộn thứ cấp, tạo ra một suất điện động (EMF) trong cuộn thứ cấp theo định luật cảm ứng điện từ Faraday. Độ lớn của EMF cảm ứng tỷ lệ thuận với số vòng dây quấn. Do đó, bằng cách thiết kế tỷ số vòng dây của cuộn sơ cấp và thứ cấp, có thể đạt được sự chuyển đổi điện áp tỷ lệ. Nếu số vòng dây ở cuộn thứ cấp lớn hơn số vòng ở cuộn sơ cấp thì đó là máy biến áp tăng áp; nếu không thì đó là một-máy biến áp hạ áp. Do tần số của dòng điện xoay chiều không đổi trong quá trình chuyển đổi nên máy biến áp có thể truyền năng lượng điện một cách hiệu quả giữa các mức điện áp khác nhau mà không làm thay đổi đặc tính tần số của nó.
Thiết kế cấu trúc của lõi và cuộn dây là cơ sở vật chất để thực hiện chức năng này. Lõi thường được cấu tạo từ các tấm thép silicon có độ thấm cao-cao xếp chồng lên nhau để cung cấp đường dẫn từ thông có điện trở suất-có điện trở suất thấp, giảm hiện tượng trễ và tổn thất dòng điện xoáy cũng như cải thiện hiệu suất chuyển đổi năng lượng. Các cuộn dây được làm bằng dây đồng hoặc nhôm có độ dẫn điện tuyệt vời và được gia cố bằng lớp cách điện giữa các lớp và giữa các vòng dây đáng tin cậy để đảm bảo cách điện và ổn định cơ học. Sự sắp xếp không gian của các cuộn dây điện áp cao- và điện áp thấp-trên lõi phải cân bằng giữa khoảng cách cách điện và độ kín của khớp nối để tối ưu hóa việc ghép từ và ngăn chặn tổn thất bổ sung do từ thông rò rỉ gây ra.
Ngoài việc chuyển đổi điện từ, máy biến áp còn thực hiện các chức năng phái sinh như cách ly nguồn, phối hợp trở kháng và phân phối điện. Trong một số ứng dụng nhất định, máy biến áp có thể chặn các thành phần DC hoặc triệt tiêu sự lan truyền sóng hài, cải thiện chất lượng điện năng. Trong các mạng điện được kết nối với nhau, bằng cách lựa chọn tỷ số vòng dây và công suất phù hợp, có thể đạt được sự phối hợp nguồn điện và vận hành ổn định giữa các hệ thống khác nhau.
Mặc dù hệ thống làm mát và cách nhiệt không tham gia trực tiếp vào quá trình chuyển đổi điện từ nhưng chúng rất quan trọng để đảm bảo hoạt động bền vững của máy biến áp. Dầu cách điện hoặc vật liệu cách điện rắn đảm bảo cuộn dây và lõi hoạt động an toàn trong điều kiện-điện áp cao, đồng thời tản nhiệt sinh ra do tổn thất thông qua dẫn nhiệt, duy trì nhiệt độ vận hành phù hợp và giúp máy biến áp hoạt động ổn định trong điều kiện định mức trong thời gian dài. Vì vậy, có thể thấy rằng cơ sở chức năng của máy biến áp điện dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ, được bổ sung bởi thiết kế kết cấu chính xác và hệ thống phụ trợ hoàn chỉnh, giúp chúng đóng vai trò không thể thay thế trong việc truyền tải và phân phối điện.