Strujni transformator, često skraćeno CT, električni je instrumentni transformator dizajniran za sigurno i točno mjerenje izmjenične struje. Djeluje pretvaranjem velike primarne struje koja teče kroz vodič u manju, proporcionalnu sekundarnu struju koja se može lako nadzirati mjeračima, zaštitnim relejima i kontrolnom opremom. Strujni transformatori naširoko se koriste u elektroenergetskim sustavima, industrijskoj automatizaciji, sustavima upravljanja energijom i aplikacijama za ispitivanje električne energije.
Princip rada strujnog transformatora temelji se na elektromagnetskoj indukciji koju je otkrio Michael Faraday. Kada izmjenična struja teče kroz vodič, ona stvara promjenjivo magnetsko polje oko vodiča. Strujni transformator koristi to magnetsko polje za induciranje odgovarajuće struje u svom sekundarnom namotu.
Tipični strujni transformator sastoji se od tri glavna dijela: magnetske jezgre, primarnog namota i sekundarnog namota. Magnetska jezgra obično je izrađena od laminiranog silikonskog čelika ili drugih materijala visoke propusnosti koji učinkovito usmjeravaju magnetski tok. Primarni namot spojen je u seriju s vodičem kroz koji prolazi struja koja se mjeri. U mnogim izvedbama, primarni namot je jednostavno sam vodič koji prolazi kroz jezgru transformatora, posebno u strujnim transformatorima s prstenastom ili podijeljenom jezgrom. Sekundarni namot je omotan oko magnetske jezgre i spojen na mjerne ili zaštitne uređaje.
Kada izmjenična struja teče kroz primarni vodič, ona stvara magnetski tok u jezgri. Budući da je struja izmjenična, magnetski se tok neprestano mijenja. Prema Faradayevom zakonu elektromagnetske indukcije, promjenjivi magnetski tok inducira elektromotornu silu u sekundarnom namotu. Ovaj inducirani napon pokreće struju kroz sekundarni krug.
Veličina sekundarne struje ovisi o omjeru zavoja između primarnog i sekundarnog namota. Na primjer, u CT-u s omjerom zavoja od 1000 prema 1, primarna struja od 1000 ampera proizvest će sekundarnu struju od 1 ampera. Ovaj proporcionalni odnos omogućuje instrumentima neizravno mjerenje vrlo velikih struja bez izlaganja visokom naponu ili teškim strujnim opterećenjima.
Sekundarni krug strujnog transformatora obično je spojen na uređaje niske impedancije kao što su ampermetri ili zaštitni releji. CT radi blizu stanja kratkog spoja na sekundarnoj strani. Pod ovim uvjetima, sekundarna struja stvara vlastito magnetsko polje koje se suprotstavlja primarnom magnetskom polju, održavajući ravnotežu u jezgri. Ovo osigurava da sekundarna struja točno odražava primarnu struju.
Sigurnost je ključni aspekt rada strujnog transformatora. Sekundarni namot nikada ne smije biti otvoren dok je primarni pod naponom. Otvoreni sekundar može uzrokovati razvoj opasno visokih napona na stezaljkama zbog odsutnosti suprotne sekundarne struje. To može oštetiti izolaciju i predstavljati ozbiljne opasnosti za opremu i osoblje.
Strujni transformatori također osiguravaju električnu izolaciju između krugova velike snage i mjernih instrumenata. Ova izolacija poboljšava sigurnost sustava i omogućuje korištenje standardnih niskonaponskih instrumenata u visokonaponskim okruženjima. Uz to, CT-ovi pomažu smanjiti troškove mjernog sustava eliminirajući potrebu za mjeračima za teške uvjete rada koji mogu izravno rukovati velikim strujama.
Moderni strujni transformatori dizajnirani su s visokom preciznošću, toplinskom stabilnošću i mehaničkom izdržljivošću. Neki napredni tipovi uključuju CT-ove s podijeljenom jezgrom za jednostavnu instalaciju, CT-ove sa zavojnicom Rogowski za fleksibilno mjerenje i CT-ove klase zaštite dizajnirane za otkrivanje kvara i rad releja.
Ukratko, strujni transformator mjeri struju pomoću elektromagnetske indukcije za pretvaranje velike primarne struje u manju, proporcionalnu sekundarnu struju. Njegov precizan omjer, električna izolacija i sigurnosne prednosti čine ga bitnim uređajem u modernim električnim mjernim i zaštitnim sustavima.
