En strømtransformator, ofte forkortet som CT, er en elektrisk instrumenttransformator designet til at måle vekselstrøm sikkert og præcist. Det fungerer ved at konvertere en stor primær strøm, der flyder gennem en leder, til en mindre, proportional sekundær strøm, der let kan overvåges af målere, beskyttelsesrelæer og kontroludstyr. Strømtransformatorer er meget udbredt i kraftsystemer, industriel automation, energistyringssystemer og elektriske testapplikationer.
Driftsprincippet for en strømtransformator er baseret på elektromagnetisk induktion, som blev opdaget af Michael Faraday. Når vekselstrøm løber gennem en leder, genererer den et skiftende magnetfelt omkring lederen. En strømtransformator bruger dette magnetfelt til at inducere en tilsvarende strøm i sin sekundære vikling.
En typisk strømtransformator består af tre hoveddele: en magnetisk kerne, en primærvikling og en sekundærvikling. Den magnetiske kerne er normalt lavet af lamineret siliciumstål eller andre materialer med høj permeabilitet, der effektivt leder magnetisk flux. Den primære vikling er forbundet i serie med den leder, der fører den strøm, der skal måles. I mange designs er den primære vikling simpelthen selve lederen, der passerer gennem transformatorkernen, især i ringtype- eller split-core strømtransformatorer. Den sekundære vikling er viklet omkring magnetkernen og forbundet til måle- eller beskyttelsesanordninger.
Når vekselstrøm løber gennem den primære leder, producerer den en magnetisk flux i kernen. Fordi strømmen er vekslende, ændres den magnetiske flux konstant. Ifølge Faradays lov om elektromagnetisk induktion inducerer en skiftende magnetisk flux en elektromotorisk kraft i sekundærviklingen. Denne inducerede spænding driver en strøm gennem det sekundære kredsløb.
Størrelsen af den sekundære strøm afhænger af vindingsforholdet mellem de primære og sekundære viklinger. For eksempel, i en CT med et omdrejningsforhold på 1000 til 1, vil en primær strøm på 1000 ampere producere en sekundær strøm på 1 ampere. Dette proportionale forhold gør det muligt for instrumenter at måle meget store strømme indirekte uden at blive udsat for højspænding eller kraftige strømbelastninger.
Det sekundære kredsløb af en strømtransformator er normalt forbundet med lavimpedansenheder såsom amperemeter eller beskyttelsesrelæer. CT'en fungerer tæt på en kortslutningstilstand på den sekundære side. Under denne tilstand skaber den sekundære strøm sit eget magnetfelt, der modarbejder det primære magnetfelt, og opretholder balancen i kernen. Dette sikrer, at den sekundære strøm nøjagtigt afspejler den primære strøm.
Sikkerhed er et kritisk aspekt ved strømtransformatordrift. Sekundærviklingen må aldrig efterlades åben i kredsløb, mens den primære strømforsyning er aktiveret. En åben sekundær kan forårsage, at der udvikles farligt høje spændinger over terminalerne på grund af fraværet af modsat sekundær strøm. Dette kan beskadige isoleringen og udgøre en alvorlig fare for udstyr og personale.
Strømtransformatorer giver også elektrisk isolation mellem højeffektkredsløb og måleinstrumenter. Denne isolation forbedrer systemsikkerheden og gør det muligt at bruge standard lavspændingsinstrumenter i højspændingsmiljøer. Derudover hjælper CT'er med at reducere omkostningerne til målesystemet ved at eliminere behovet for kraftige målere, der er i stand til at håndtere store strømme direkte.
Moderne strømtransformatorer er designet med høj nøjagtighed, termisk stabilitet og mekanisk holdbarhed. Nogle avancerede typer inkluderer split-core CT'er for nem installation, Rogowski coil CT'er til fleksibel måling og beskyttelsesklasse CT'er designet til fejldetektion og relædrift.
Sammenfattende måler en strømtransformator strøm ved at bruge elektromagnetisk induktion til at konvertere en stor primærstrøm til en mindre, proportional sekundærstrøm. Dens præcise forhold, elektriske isolering og sikkerhedsfordele gør den til en vigtig enhed i moderne elektriske måle- og beskyttelsessystemer.
