Proudový transformátor, často označovaný jako CT, je elektrický přístrojový transformátor určený k bezpečnému a přesnému měření střídavého proudu. Funguje tak, že převádí velký primární proud protékající vodičem na menší, proporcionální sekundární proud, který lze snadno monitorovat měřiči, ochrannými relé a řídicím zařízením. Proudové transformátory jsou široce používány v energetických systémech, průmyslové automatizaci, systémech řízení energie a elektrických testovacích aplikacích.
Princip činnosti proudového transformátoru je založen na elektromagnetické indukci, kterou objevil Michael Faraday. Když střídavý proud protéká vodičem, vytváří kolem vodiče měnící se magnetické pole. Proudový transformátor využívá toto magnetické pole k indukci odpovídajícího proudu ve svém sekundárním vinutí.
Typický proudový transformátor se skládá ze tří hlavních částí: magnetického jádra, primárního vinutí a sekundárního vinutí. Magnetické jádro je obvykle vyrobeno z laminované silikonové oceli nebo jiných materiálů s vysokou permeabilitou, které účinně vedou magnetický tok. Primární vinutí je zapojeno do série s vodičem, kterým prochází měřený proud. V mnoha provedeních je primárním vinutím jednoduše samotný vodič procházející jádrem transformátoru, zejména u proudových transformátorů s prstencovým nebo děleným jádrem. Sekundární vinutí je navinuto kolem magnetického jádra a připojeno k měřicím nebo ochranným zařízením.
Když střídavý proud protéká primárním vodičem, vytváří magnetický tok v jádře. Protože proud je střídavý, magnetický tok se neustále mění. Podle Faradayova zákona elektromagnetické indukce indukuje měnící se magnetický tok v sekundárním vinutí elektromotorickou sílu. Toto indukované napětí pohání proud sekundárním obvodem.
Velikost sekundárního proudu závisí na poměru závitů mezi primárním a sekundárním vinutím. Například v CT s poměrem závitů 1000 ku 1 bude primární proud 1000 ampér produkovat sekundární proud 1 ampér. Tento proporcionální vztah umožňuje přístrojům nepřímo měřit velmi velké proudy, aniž by byly vystaveny vysokonapěťovému nebo silnému proudovému zatížení.
Sekundární obvod proudového transformátoru je normálně připojen k nízkoimpedančním zařízením, jako jsou ampérmetry nebo ochranná relé. CT pracuje blízko stavu zkratu na sekundární straně. Za těchto podmínek sekundární proud vytváří své vlastní magnetické pole, které je proti primárnímu magnetickému poli a udržuje rovnováhu v jádře. To zajišťuje, že sekundární proud přesně odráží primární proud.
Bezpečnost je kritickým aspektem provozu proudového transformátoru. Sekundární vinutí by nikdy nemělo zůstat otevřené, když je primární vinutí pod napětím. Otevřený sekundární prvek může způsobit vznik nebezpečně vysokého napětí na svorkách kvůli absenci opačného sekundárního proudu. To může poškodit izolaci a představovat vážné nebezpečí pro zařízení a personál.
Proudové transformátory také zajišťují elektrickou izolaci mezi obvody s vysokým výkonem a měřicími přístroji. Tato izolace zlepšuje bezpečnost systému a umožňuje použití standardních nízkonapěťových přístrojů v prostředí s vysokým napětím. Navíc transformátory proudu pomáhají snižovat náklady na měřicí systém tím, že eliminují potřebu vysokovýkonných elektroměrů schopných přímo zpracovávat velké proudy.
Moderní proudové transformátory jsou navrženy s vysokou přesností, tepelnou stabilitou a mechanickou odolností. Některé pokročilé typy zahrnují proudové transformátory s děleným jádrem pro snadnou instalaci, proudové transformátory s Rogowského cívkou pro flexibilní měření a transformátory třídy ochrany určené pro detekci poruch a reléový provoz.
Stručně řečeno, proudový transformátor měří proud pomocí elektromagnetické indukce k přeměně velkého primárního proudu na menší, proporcionální sekundární proud. Jeho přesný poměr, elektrická izolace a bezpečnostní výhody z něj činí základní zařízení v moderních elektrických měřicích a ochranných systémech.
