Tüm transformatörler, harici voltajdaki değişiklikleri telafi etmek ve transformatörün dahili voltajını ayarlamak için bir tür kademe yapısını benimser. Dağıtım transformatörlerinde ve küçük yardımcı transformatörlerde, bu kademe gerilimi değişimlerinin aralığı ± %5 olabilir; bu, uyarımsız gerilim regülasyonudur. Büyük transformatörlerde ± %10 veya daha fazla bir voltaj değişim aralığının sağlanması gerekebilir ve voltaj regülasyonu için yükte kademe değiştiriciler kullanılmalıdır.
Çoğu güç transformatörünün kademe hattı segmentini yüksek-gerilim sargısına ayarlamasının iki nedeni vardır. İlk olarak, kademe değiştirici bölümlerinin ayarlanmasının amacının, uygulanan gerilimdeki değişiklikleri telafi etmek olduğu düşünülebilir. Jeneratör transformatörleri hariç çoğu güç transformatörü için uygulanan gerilim, yüksek-gerilim sargısına uygulanır. Uygulanan voltaj arttığında, sarımın her dönüşünün voltajını ve düşük voltaj çıkış voltajını değiştirmeden korumak amacıyla, kademe teli dönüşlerini yüksek voltaj sargısına bağlamak için bir kademe değiştiricinin kullanılması gerekir. Uygulanan voltaj düştüğünde, yüksek voltaj sargısındaki kademe dönüşlerinin bir kısmını kesmek için bir kademe değiştiricinin kullanılması gerekir; bu aynı zamanda sarımın her bir dönüşünün voltajını ve düşük voltaj çıkış voltajını değiştirmeden koruyabilir. Transformatör tasarımı açısından bakıldığında problemin önemi, sargının dönüşü başına sabit bir voltajın korunmasında yatmaktadır, bu da demir çekirdekte sabit bir manyetik akı yoğunluğunun oluşmasına neden olmaktadır. Bu nedenle demir çekirdek akı yoğunluğu, transformatör demir çekirdeğinin nominal değerinden harici voltaj sapması nedeniyle doyma riski endişesi olmadan en ekonomik ve makul çalışma noktasında tasarlanabilmektedir.
Kademe değiştirici segmentinin yüksek gerilim tarafına ayarlanmasının bir başka nedeni, yüksek gerilim sargısından akan küçük akım nedeniyle, gerekli kademe değiştirici boyutunun da küçük olması ve kademe değiştiricinin kendisinden geçen karşılık gelen akımın da küçük olmasıdır. Kademe hattı bölümü yüksek-gerilim sargısının bir parçası olduğundan, yüksek-gerilim sargı yapısını makul şekilde tasarlamak genellikle gereklidir, böylece kademe hattı sargının uygun konumundan kolaylıkla dışarı çıkarılabilir. Elbette bu alt dönüşlerin çıkış noktalarının tel pastanın dış dönüşleri üzerinde olması gerekir. Bu tasarımı gerçekleştirmek özellikle zor değil.
Büyük transformatörlerde, ana sargı üzerindeki kademe bölümlerinin düzenlenmesi yapısı, transformatör sargısının amper dönüşlerinde kabul edilemez derecede dengesizliğe neden olabilir. Transformatör, yakın mesafedeki harici kısa devrelerin neden olduğu dengesiz elektromanyetik kuvvete dayanamayacaktır, bu nedenle ayrı bir kademe sargısı kurulmalıdır. Ayrı bir kademe sargısı genellikle en dış kısımda düzenlenir, bu da kademe telinin çıkarılmasını ve kademe değiştiriciye bağlanmasını kolaylaştırır. Her birinin kendine göre avantajları ve dezavantajları olan çeşitli kademe sargıları vardır. Bireysel kademe sargılarını daha fazla tartışmadan önce, bireysel kademe sargılarının ayarlanmasının, sargılar arasındaki izolasyonun arttırılması ihtiyacından dolayı kaçınılmaz olarak maliyette bir artışa yol açacağına dikkat edilmelidir. Bu nedenle, mümkün olduğunda, kademe hattı bölümünün yüksek-gerilim sargısına ayarlanması yine de tercih edilir. Sargıya ayrı ayrı dokunmaya yönelik yaygın bir yapısal biçim, çoklu sarmal sarım veya dolaşmış sarmal sarımdır. Bu kademe sargıları genellikle iki katmana sahiptir ve bazen dört katmana da sahip olabilir. Bu yapısal formun kademe sarımını bir örnek üzerinden tanıtmak uygundur.
Örnek olarak, 275kV voltajı, yıldız konfigürasyonunda bağlanmış yüksek-voltaj sargıları ve seviye başına %1,67 olmak üzere toplam 18 seviye için %+10 ila %-%+10 ila %-20 kademe aralığı olan bir transformatörü ele alalım. Tipik bir yüksek gerilim sargısı için toplam sarım sayısı 1000'dir. Genel olarak, daha yüksek gerilim seviyesine sahip transformatörler için, özellikle de daha yüksek gerilim seviyesine sahip daha düşük kapasite aralığındaki transformatörler için, yapıları daha küçük boyutlara sahip olma eğilimindedir ve karşılık gelen sargı dönüşleri, gerilim seviyeleri açısından ortalama durumdan daha yüksektir. Bu, kademe sargısının her kademesinin yaklaşık 20,5 dönüşe sahip olması gerektiği anlamına gelir. Elbette, yarım dönüşler mümkün değildir ve dönüşümlü olarak 20 dönüşlü ve 21 dönüşlü kademe aşamalarında düzenlenmelidir (pratikte tasarımcılar, yukarıda açıklandığı gibi aşama başına 20 dönüş ve 21 dönüş arasında basitçe geçiş yapmak yerine, bireysel kademe konumlarında belirli bir aşama için kademe dönüşlerinin sayısının ayarlanmasını gerektirebilen izin verilen voltaj oranı sapması için tüm kademe konumlarının BSEN60076 gerekliliklerini karşıladığından emin olmalıdır). Bu şekilde, kademe sargısının her katmanının daha büyük bir adımla 9 takım tel ile (yani toplam kademe serisinin yarısı) paralel olarak sarılması gerekir ve (örneğin) 20 tel dönüşü bir katmanın tüm eksenel yüksekliğini kaplayacaktır. Daha sonra uygun ara katman izolasyonu (kağıt tüp yağ boşluğu yapısı gibi) kurulmalı ve karton destekle soğutucu yağ geçişi oluşturulmalıdır. Daha sonra, başka bir katman oluşturmak için 21 tur sarmaya paralel olarak 9 takım tel kullanın. Her sarım katmanının sarım yönü zıt olmalıdır. İç sarım, demir çekirdekli kolonun üst kısmından sarılmaya başlayıp alt kısmında bitiyorsa, dış sarım, demir çekirdekli kolonun alt kısmından sarılmaya başlamalı ve üst kısmında bitmelidir. Bu, her katmandaki tellerin seri bağlanması ve branşman tellerinin demir çekirdekli kolonun üst ve alt kısımlarından dışarı çıkarılması açısından faydalıdır.
İster yüksek-voltajlı sargı dönüşleri, ister düşük-voltajlı sargı dönüşleri, ister kademe sargısı dönüşleri olsun, transformatörün tüm sarım dönüşlerinin indüklenen voltajı aynı yöne sahiptir. Bu indüklenen gerilimleri bir araya getirmek için tüm tel dönüşlerinin aynı yönde sarılması gerekir. Farklı sargılarda ise tek fark, başlangıç noktalarının demir çekirdekli kolonun üst veya alt kısmında olmasıdır. Veya başka bir deyişle, çoğu sarım yatay sarım makinesine sarıldığından, aralarındaki fark, sarım başlangıcının sarım makinesinin sol veya sağ tarafında olmasına bağlıdır. İleri/geri voltaj regülasyon kademe yapısında bazı durumlarda, devreye ters polarite (yani ters modülasyon) kademe bölümleri eklenerek sargının çıkış voltajı azaltılabilir; Sargının çıkış gerilimini arttırmak için devreye pozitif polariteli (yani pozitif ayarlı) bir kademe hattı segmenti eklenir. Bununla birlikte, yukarıdaki iki durumda aynı sarma yönüne sahip bükülmüş spiral musluk sarım yapısı aşağıdaki iki avantaja sahiptir: kademe dönüşlerinin demir çekirdekli kolonun tüm yüksekliği boyunca dağıtılması nedeniyle, bu tellerin devreye yeniden bağlanıp bağlanmadığına bakılmaksızın, sarımlar arasında iyi bir elektromanyetik denge ilişkisi korunabilir; Daha az dönüşe sahip spiral sarımların üretimi ucuzdur ve işlenmesi kolaydır. Bununla birlikte, dolaşmış spiral kademe sarma yapısının dezavantajları da vardır. İlk dezavantaj, sarımdaki elektriksel stresin dağılımı ile ilgilidir.
Üretici tarafından tasarlanan transformatör, belirtilen test koşullarını karşılayabilmelidir; bu nedenle, 275kV yüksek gerilime sahip bir transformatörün, gerilim testi sırasında sargı içindeki elektriksel gerilime dayanıp dayanamayacağına dikkat edilmelidir. 460AV'lik indüklenen test voltajı. BSEN60076'da, indüklenen test voltajının, yukarıdaki örnekte %+10 kademe konumuna karşılık gelen, transformatörün maksimum pozitif kademe gerilimi konumuna uygulanmasına izin verilmektedir. Bu nedenle tel dönüşlerinin %110'unda 460kV'luk bir gerilim indüklenmelidir.
Kademe sarımını iki yerine dört katmana bölmek yukarıdaki durumu büyük ölçüde iyileştirebilir. Bu yapının benimsenmesiyle aynı katmanda görünen gerilim tüm kademe aralığı geriliminin yarısını geçmeyecektir. Düşük kapasiteli yüksek-gerilim transformatörlerinin tasarımında sıklıkla çeşitli sorunlar ortaya çıkabilir. Yukarıdaki sorunu çözmenin bir başka yöntemi, kaba/ince basınç ayarlama yapısını veya pozitif/negatif basınç ayarlama yapısını benimsemektir. Bu yapı için gereken kademe değiştirici nispeten karmaşıktır ancak kademe sarımını basitleştirebilir. Kaba/ince voltaj regülasyon yapısında kademe sargısı iki gruba ayrılır. Gruplardan biri (yani kaba ayar grubu), bağlantı aralığındaki toplam dönüş sayısının yaklaşık yarısına sahiptir ve tek bir işlemle devreye tamamen bağlanabilir veya devreden çıkarılabilir; Diğer grup (yani ince ayar grubu) gerekli sayıda kademe seviyesine sahiptir ve bu yazıda kaba ayar grubu hatta bağlı olsun veya olmasın, ince ayar grubu hatta bağlanabilir veya bağlantısı kesilebilir. Aslında, önceki katmandaki kademe aralığı voltajının yarısından daha yüksek bir voltaj olmayacağından, kaba ayar grubunun üçüncü spiral katmanı işgal etmesi gerekir. Pozitif/negatif voltaj düzenleme yapısında, kademe değiştirici, kademe dönüşleri tarafından üretilen voltajı, polarite dönüşümü yoluyla yüksek-voltajlı ana sargı tarafından üretilen voltaja ekleyebilir veya kademe dönüşleri tarafından üretilen voltajı, yüksek{14}}voltajlı ana sargı tarafından üretilen voltajdan çıkarabilir. Pozitif/negatif voltaj düzenleme yapısı aynı zamanda tüm kablo dönüşlerini iki spiral katman halinde düzenleyebilir, böylece her katmanın voltajı kademe aralığı voltajının yarısını geçmeyecektir.
Spiral kademe sargılarının ikinci dezavantajı mekanik mukavemetleriyle ilgilidir. Kısa-devre koşullarında, dış sargı telin gerilimini radyal olarak dışarıya doğru taşıyacaktır. Spiral şeklinde sarılmış ve daha az dönüşe sahip olan bu sarım tipi telin dışa doğru gerilmesine karşı fazla bir dirence sahip değildir. Yapı açısından, sargının kısa-kuvvet etkisi altında gevşememesini sağlamak için sargı uçları sıkı bir şekilde bağlanmalıdır.
Spiral karışık musluk sarımının yerini alabilecek en yaygın kullanılan yapı, kek musluğu sarımıdır. Kek tipi kademe sarımının en azından tüm kademe dönüşlerinin ayrı bir katmana yerleştirilebilmesi avantajı vardır. İdeal bir durumda, her kademe kademesindeki dönüş sayısı tel kekteki ortalama dönüş sayısına eşit olmalıdır (genellikle bir çift tel kekteki dönüş sayısına eşittir). Bu şekilde kablolar tel keklerinin arasından dışarı çıkarılabilir. Bu durumda, kek sarım çiftlerini sürekli sarma gibi sarmak ve her bir tel kek çiftini bu bağlantı noktalarına bağlamak uygundur. İnsanlar yassı sarma çiftini sarmanın ilk yöntemini benimsemeyi tercih ediyorlar. Kek tipi kademe sarımı kullanmanın diğer bir avantajı, tel keklerinin normal kademe dizisinde düzenlenebilmesidir, böylece kademenin tüm voltaj aralığı, kademe sargısının tamamının eksenel yüksekliği tarafından karşılanabilir.
Kademe sarımı olarak kullanılabilecek üçüncü yapı, yukarıda tanıtılan pasta şeklindeki kılavuz tel bölümlerinin kullanılmasıdır, ancak her bir kademe tel bölümünün spiral bir şekilde sarılması gerekir. Bu yapı, kademe voltajı aralığının nispeten küçük olduğu durumlar için uygundur. Bu noktada yalnızca ayrı bir kademe sargısına ihtiyaç duyulur, böylece kısa devre durumunda radyal dışa doğru gerilim çok yüksek olmaz. Spiral bir yapının kullanılmasının dikkate alınması gerekir, bu da tek bir katmanda gerekli sayıda sarım yapılmasına yol açar ve bu durumda tel dönüşlerinin kenarlara sarılması gerekli olabilir. Daha önce de belirtildiği gibi bu yapı, sarım tek-katmanlı olduğunda ve çapı daha büyük olduğunda kullanılabilir. Aslında bu yapının sarım sertliği daha iyidir ve tellerin düz yerleştirildiği yapıya göre radyal dışarı doğru gerilime karşı daha fazla direnç gösterme kabiliyetine sahiptir.
