Az áramváltó, amelyet gyakran CT-nek is szoktak rövidíteni, egy elektromos műszertranszformátor, amelyet a váltakozó áram biztonságos és pontos mérésére terveztek. Úgy működik, hogy a vezetőn átfolyó nagy primer áramot kisebb, arányos szekunder árammá alakítja, amely könnyen ellenőrizhető mérőkkel, védőrelékkel és vezérlőberendezésekkel. Az áramváltókat széles körben használják az energiaellátó rendszerekben, az ipari automatizálásban, az energiagazdálkodási rendszerekben és az elektromos tesztelési alkalmazásokban.
Az áramváltó működési elve az elektromágneses indukción alapul, amelyet Michael Faraday fedezett fel. Amikor váltakozó áram folyik át egy vezetőn, változó mágneses teret hoz létre a vezető körül. Az áramváltó ezt a mágneses mezőt használja fel a megfelelő áram indukálására a szekunder tekercsében.
Egy tipikus áramváltó három fő részből áll: egy mágneses magból, egy primer tekercsből és egy szekunder tekercsből. A mágneses mag általában laminált szilíciumacélból vagy más nagy áteresztőképességű anyagokból készül, amelyek hatékonyan vezetik a mágneses fluxust. A primer tekercs sorba van kötve a mérendő áramot szállító vezetővel. Számos kivitelben a primer tekercs egyszerűen maga a vezető, amely áthalad a transzformátor magján, különösen a gyűrűs típusú vagy osztott magos áramváltókban. A szekunder tekercs a mágneses mag köré van feltekercselve, és mérő- vagy védőeszközökhöz van kötve.
Amikor váltakozó áram folyik át a primer vezetőn, az mágneses fluxust hoz létre a magban. Mivel az áram váltakozó, a mágneses fluxus folyamatosan változik. Faraday elektromágneses indukciós törvénye szerint a változó mágneses fluxus elektromotoros erőt indukál a szekunder tekercsben. Ez az indukált feszültség áramot vezet át a szekunder áramkörön.
A szekunder áram nagysága az elsődleges és a szekunder tekercsek közötti fordulatszámtól függ. Például egy 1000:1 fordulatszámú CT-nél az 1000 amperes primer áram 1 amperes szekunder áramot hoz létre. Ez az arányos összefüggés lehetővé teszi, hogy a műszerek nagyon nagy áramokat mérjenek közvetett módon anélkül, hogy nagy feszültségnek vagy erős áramterhelésnek lennének kitéve.
Az áramváltó szekunder áramköre általában alacsony impedanciájú eszközökhöz, például ampermérőkhöz vagy védőrelékhez csatlakozik. A CT a szekunder oldalon rövidzárlat közelében működik. Ilyen körülmények között a szekunder áram létrehozza a saját mágneses terét, amely szemben áll az elsődleges mágneses térrel, fenntartva az egyensúlyt a magban. Ez biztosítja, hogy a szekunder áram pontosan tükrözze a primer áramot.
A biztonság az áramváltó működésének kritikus szempontja. A szekunder tekercset soha nem szabad nyitva hagyni, amíg a primer feszültség alatt van. A nyitott szekunder áram veszélyesen magas feszültséget okozhat a kapcsokon, mivel nincs ellentétes szekunder áram. Ez károsíthatja a szigetelést, és komoly veszélyt jelenthet a berendezésre és a személyzetre.
Az áramváltók elektromos leválasztást is biztosítanak a nagy teljesítményű áramkörök és a mérőműszerek között. Ez a leválasztás javítja a rendszer biztonságát, és lehetővé teszi a szabványos kisfeszültségű műszerek használatát nagyfeszültségű környezetben. Ezenkívül a CT-k segítenek csökkenteni a mérőrendszer költségeit azáltal, hogy nincs szükség nagy teljesítményű, nagy áramot közvetlenül kezelni képes mérőkre.
A modern áramváltókat nagy pontossággal, hőstabilitással és mechanikai tartóssággal tervezték. Egyes fejlett típusok közé tartoznak az osztott magú CT-k az egyszerű telepítés érdekében, a Rogowski tekercses CT-k a rugalmas méréshez, valamint a védelmi osztályú CT-k, amelyeket hibaészlelésre és reléműködésre terveztek.
Összefoglalva, az áramváltó az áramerősséget úgy méri, hogy elektromágneses indukciót használ, hogy a nagy primer áramot kisebb, arányos szekunder árammá alakítsa át. Pontos aránya, elektromos leválasztása és biztonsági előnyei a modern elektromos mérő- és védelmi rendszerek elengedhetetlen eszközévé teszik.
