干式变压器是一种常用的电力变压器，其主要特点是无需液体绝缘介质，因此被广泛应用于建筑物、工业场所以及需要高度安全性和可靠性的领域。干式变压器的工作原理和结构设计主要包括磁路、绕组、冷却系统和外壳等方面。

干式变压器的工作原理是基于电磁感应原理实现的。当高压侧绕组接通电源后，产生的交流电流在铁心中产生磁通，由于铁心的高导磁性，可以有效地导引和集中磁力线，从而在低压侧绕组中诱导出相应的电压。通过合理设计高压侧和低压侧的绕组匝数比例，可以实现输入电压到输出电压的变换功能。

干式变压器的结构设计包括磁路、绕组、冷却系统和外壳等方面。首先是磁路的设计，干式变压器采用分层绝缘结构，通过层层绝缘物质将高压侧绕组、低压侧绕组和铁心进行隔离，并通过厚度合适的绝缘材料来增强绝缘能力。磁路还包括铁心的设计，一般采用高导磁性的硅钢片制作，以减小磁通损耗。

绕组设计是干式变压器的关键部分，高压侧绕组和低压侧绕组的绕制方式有两种：整体浸渍绕组和成组绕组。整体浸渍绕组指的是绕组完全浸入绕组绝缘材料中，形成一体化的结构。成组绕组是将绕组分为若干组，每组之间通过空气隔离，这样可以提高绕组散热效果。绕组还需要合理设计匝数比例和截面积，以满足变压器的额定负载和损耗要求。

冷却系统是干式变压器的重要组成部分，主要用于散热和保护绕组。常见的冷却方式有自然冷却和强迫冷却两种。自然冷却是通过自然对流和辐射传热来散热，适用于小型变压器。强迫冷却是通过风扇或者风道进行强制风冷，可以提高散热效率，适用于大型变压器。冷却系统的设计要考虑绕组温度上限和负载条件下的散热要求。

干式变压器的外壳设计主要用于保护内部部件和隔离环境，一般采用防火材料制作。外壳还具有防尘、防潮、防腐蚀、隔音等功能。外壳的结构设计需要考虑易于维修和检修的要求，通常包括侧墙、顶盖、底板和门等部分。

总之，干式变压器的工作原理和结构设计主要包括磁路、绕组、冷却系统和外壳等方面。合理的设计可以提高变压器的效率、可靠性和安全性，满足不同领域对电能的需求。