由于旋轉變壓器在結構上保證了其定子和轉子（旋轉一周）之間空氣間隙內(nèi)磁通分布符合正弦規(guī)律，因此，當激磁電壓加到定子繞組時，通過電磁耦合，轉子繞組便產(chǎn)生感應電勢。圖2為兩極旋轉變壓器電氣工作原理圖。圖中Z為阻抗。

設加在定子繞組S1S2的激磁電壓為

根據(jù)電磁學原理，轉子繞組B1B2中的感應電勢則為：

式中K——旋轉變壓器的變比；Vm-Vs的幅值；θ——轉子的轉角，當轉子和定子的磁軸垂直時，θ=0。如果轉子安裝在機床絲杠上，定子安裝在機床底座上，則θ角代表的是絲杠轉過的角度，它間接反映了機床工作臺的位移。由上式可知，轉子繞組中的感應電勢VB為以角速度ω隨時間t變化的交變電壓信號。其幅值KVmsinθ隨轉子和定子的相對角位移θ以正弦函數(shù)變化。因此，只要測量出轉子繞組中的感應電勢的幅值，便可間接地得到轉子相對于定子的位置，即θ角的大小。

旋轉變壓器的工作原理和普通變壓器基本相似，區(qū)別在于普通變壓器的原邊、副邊繞組是相對固定的，所以輸出電壓和輸入電壓之比是常數(shù)，而旋轉變壓器的原邊、副邊繞組則隨轉子的角位移發(fā)生相對位置的改變，因而其輸出電壓的大小隨轉子角位移而發(fā)生變化，輸出繞組的電壓幅值與轉子轉角成正弦、余弦函數(shù)關系，或保持某一比例關系，或在一定轉角范圍內(nèi)與轉角成線性關系。旋轉變壓器在同步隨動系統(tǒng)及數(shù)字隨動系統(tǒng)中可用于傳遞轉角或電信號；在解算裝置中可作為函數(shù)的解算之用，故也稱為解算器。

旋轉變壓器一般有兩極繞組和四極繞組兩種結構形式。兩極繞組旋轉變壓器的定子和轉子各有一對磁極，四極繞組則各有兩對磁極，主要用于高精度的檢測系統(tǒng)。除此之外，還有多極式旋轉變壓器，用于高精度絕對式檢測系統(tǒng)。