U raspravi o osnovnim principima transformatora s dvostrukim namotajem, pretpostavlja se da se namotaj transformatora sastoji od primarnog i sekundarnog namota koji su međusobno odvojeni. Svaki namotaj transformatora je cilindričan i koncentričan sa gvozdenom jezgrom postavljenog namotaja, što obezbeđuje magnetno kolo sa nižom vrednošću magnetnog otpora za glavni magnetni fluks. Bilo da se radi o strukturi jednofaznog-faznog transformatora ili trofaznoj strukturi transformatora, magnetsko kolo sa gvozdenim jezgrom mora biti zatvoreno i takođe okruživati namotaj. Osim određivanja ukupne veličine transformatora, veličina dva koncentrična namota također određuje veličinu prozora željeznog jezgra, čime se određuje veličina željeznog jezgra. Veličina željeznog jezgra određuje veličinu gubitka željeznog jezgra za datu traku od električnog čelika i gustinu magnetnog fluksa. Projektanti moraju načiniti raspored namotaja što je moguće kompaktnije, a faktori koji ometaju kompaktnost strukture namota su potrebni prolazi za rashladno ulje i izolacijski prostor, kao i korištenje poprečnog presjeka- žice najveće moguće veličine za smanjenje gubitaka opterećenja.
Gubitak opterećenja transformatora je gubitak uzrokovan strujom opterećenja, koji varira s drugom snagom struje opterećenja. Gubici opterećenja nastali u transformatorima mogu se pripisati trima dijelovima: gubicima otpora; Gubitak vrtložne struje nastao u namotu kada naizmjenični magnetni tok curenja prolazi kroz žicu za namotaje; Takozvani{1}}zalutali gubici uzrokovani lutajućim naizmjeničnim magnetskim fluksom koji se odnosi na opterećenje unutar komponenti kao što su vodovi, stezaljke i rezervoari za gorivo.
U trenutnoj situaciji još uvijek parcijalni gubici u namotaju imaju najveći utjecaj na ukupne gubitke opterećenja. Kao što naziv govori, stvaranje gubitka otpora se zasniva na činjenici da mora postojati otpor u namotaju, tako da se ovaj dio gubitka ne može u potpunosti eliminirati. Međutim, dizajneri transformatora mogu pronaći načine da smanje gubitak otpora. Ove metode koriste što je moguće manje zavoja; Povećajte poprečni -površinu svakog zavoja žice; Koristite materijale sa nižom električnom otpornošću, što se općenito odnosi na bakar s većom provodljivošću.
Korištenje minimalnog broja zavoja namotaja znači da se mora koristiti željezno jezgro koje može generirati najveći mogući ukupni magnetni fluks, što uključuje dva aspekta: odabir najvećeg mogućeg poprečnog presjeka gvozdenog jezgra- i odabir najveće moguće vrijednosti gustine magnetskog fluksa željeznog jezgra. Posljedica toga je neizbježno povećanje veličine željeznog jezgra (uključujući stezaljke), čime se povećava težina i gubitak željeznog jezgra. Smanjenje gubitka opterećenja dovodi do povećanja gubitka željeznog jezgra, i obrnuto. Naravno, povećanje veličine gvozdenog jezgra takođe povećava imenilac u procentualnom izrazu reaktanse. Da bi se to nadoknadilo i održala nepromijenjena vrijednost impedanse, potrebno je smanjiti aksijalnu visinu namotaja, a istovremeno smanjiti broj zavoja namotaja (što može smanjiti gubitke opterećenja). Smanjenje aksijalne visine namotaja znači smanjenje visine stuba željeznog jezgra, što u određenoj mjeri kompenzira povećanje težine željeznog jezgra uzrokovano povećanjem veličine željeznog jezgra. Na taj način, zbog međusobne kompenzacije jedne ili dvije promjene veličine konstrukcije, varijacija gubitaka transformatora neće biti previše značajna. Dakle, optimalna konstruktivna veličina se može odabrati na osnovu drugih faktora, kao što je omjer gubitka opterećenja prema gubitku bez-opterećenja ili ograničenje visine transporta (koji su usko povezani sa veličinom visine željeznog jezgra).
Posljedica povećanja površine poprečnog-poprečnog presjeka žice za namotaje je povećanje gubitaka na vrtložne struje u namotu (osim toga, može uzrokovati i povećanje veličine prozora željeznog jezgra, što rezultira ukupnim povećanjem veličine željeznog jezgra). Razlog za gubitak vrtložne struje je zbog fluksa curenja koji prolazi kroz žice namotaja. Tok curenja koji prolazi kroz žicu za namotaje stvara inducirani napon, a rezultujuća struja je ortogonalna struji opterećenja i fluksu curenja. Što je veća površina poprečnog presjeka žice za namotaje, to je manja njena impedansa vrtložnim strujama, što rezultira većim vrtložnim strujama. Jedini način da se poveća impedansa vrtložnih struja bez smanjenja površine poprečnog-poprečnog presjeka svakog zavoja namotaja je da se svaki zavoj žice podijeli na manje žice i izoluje ih jedan od drugog, dok ih također premješta po visini namotaja. Pitanje transpozicije žica za namotaje će biti razmotreno u odeljku o strukturi namota u nastavku. Iako radnici na namotajima radije koriste žice manjeg-poprečnog presjeka za namotavanje (jer se žice malog poprečnog-presjeka lako namotaju na žičane kalupe), općenito, što ima više paralelnih žica za namotaje, to je veći trošak proizvodnje. Stoga se proizvođači transformatora obično nadaju ograničavanju broja paralelnih žica namotaja na prihvatljiv nivo gubitaka na vrtložne struje. Osim toga, povećanje broja paralelnih žica za namotaje praćeno izolacijom između žica rezultirat će smanjenjem radnog ciklusa namotaja, što je još jedan faktor koji zahtijeva smanjenje broja žica paralelnog namota.
Kao što je gore spomenuto, vrtložne struje u žicama za namotaje uzrokovane su fluksom curenja, tako da smanjenje fluksa curenja može smanjiti vrijednost vrtložnih struja. Očigledno je da su gubici vrtložnih struja u namotajima transformatora sa nižom impedansom manji od onih u namotajima transformatora sa višom impedancijom. Vrijednost magnetne impedanse niske curenja u skladu je s aksijalnom visinom većeg namotaja. To znači da tanki i visoki namotaji imaju manji fluks curenja od kratkih i debelih namotaja, tako da prvi imaju tendenciju da imaju manje vrtložne struje namotaja. Još jedan očigledan problem je da je većina fluksa curenja u tankom visokom namotaju aksijalni tok curenja. Također se može dokazati da u slučaju kada je većina fluksa curenja aksijalni fluks, smanjenjem veličine žice za namotaje u radijalnom smjeru okomitom na magnetsko polje curenja može se postići cilj smanjenja vrtložnih struja. Za kratke i debele strukture namotaja, fluks curenja će imati značajnu radijalnu komponentu, posebno u području blizu kraja namotaja. Dakle, žica za namotaje također se mora podijeliti na više i manje niti u aksijalnom smjeru (teoretski, to je potrebno samo na kraju namotaja, ali općenito nije lako promijeniti broj žica u sredini namotaja). Druga metoda kontrole vrtložnih struja namotaja je korištenje magnetne zaštite za korekciju smjera curenja, osiguravajući da one ne prolaze kroz sklop diska; Čak i kada fluks curenja prolazi kroz namotaj, tok curenja bi se uglavnom trebao sastojati od aksijalnih komponenti. Ove mjere su ekonomične samo za upotrebu na transformatorima visoke impedancije većeg kapaciteta.
U ovom slučaju, vrtložna struja namotaja je posebno važno pitanje. Proizvođači transformatora su u praksi otkrili da je ograničavanje gubitaka na vrtložne struje na oko 25% gubitaka otpora najekonomičniji pristup. Međutim, potreban nivo strukturalne složenosti za postizanje gore navedenih ciljeva varira u zavisnosti od situacije. Za transformatore sa nižom impedancijom, gubici vrtložnih struja mogu se značajno smanjiti na manje od 25% gubitaka otpora bez potrebe za drugim posebnim mjerama.
