Un trasformatore di corrente (CT) è un dispositivo elettrico essenziale utilizzato per misurare la corrente alternata (CA) nei sistemi di alimentazione ad alta tensione e corrente. Svolge un ruolo fondamentale nel monitoraggio, nella protezione e nel controllo dell'energia convertendo grandi correnti primarie in correnti secondarie più piccole e standardizzate (tipicamente 5 A o 1 A), che sono sicure e facili da misurare con strumenti convenzionali. Questo metodo di misurazione garantisce la sicurezza degli operatori e delle apparecchiature consentendo al tempo stesso una raccolta accurata dei dati per la gestione del sistema energetico.
Il principio di funzionamento di la misurazione del trasformatore di corrente si basa sull'induzione elettromagnetica. Il TA è costituito da due avvolgimenti: un avvolgimento primario e un avvolgimento secondario. L'avvolgimento primario è collegato in serie al circuito di cui si vuole misurare la corrente e solitamente ha un numero ridotto di spire (anche una singola spira, formata facendo passare il cavo di alimentazione attraverso il nucleo del TA). L'avvolgimento secondario ha un numero maggiore di spire ed è collegato a strumenti di misura, relè di protezione o sistemi di acquisizione dati.
Secondo il principio del trasformatore, il rapporto tra la corrente primaria (I₁) e la corrente secondaria (I₂) è inversamente proporzionale al rapporto tra il numero di spire secondarie (N₂) e le spire primarie (N₁), espresso come I₁/I₂ = N₂/N₁. Questo rapporto è noto come rapporto CT ed è precalibrato per garantire la precisione della misurazione. Durante il funzionamento il circuito secondario deve essere mantenuto chiuso; un circuito secondario aperto causerebbe una tensione estremamente elevata nell'avvolgimento secondario, rappresentando un grave pericolo per la sicurezza e danneggiando il trasformatore di corrente.
Esistono diversi tipi di trasformatori di corrente progettati per diversi scenari di misurazione. I TA di misura privilegiano l'elevata precisione su un ampio intervallo di corrente, rendendoli adatti per la misurazione dell'energia e l'analisi della qualità dell'energia. I TA di protezione, d'altro canto, sono progettati per gestire correnti di guasto (molto maggiori della corrente nominale) e fornire segnali affidabili affinché i relè di protezione interrompano tempestivamente i circuiti difettosi. Inoltre, i TA apribili offrono comodità per l'aggiornamento, poiché possono essere installati senza scollegare il conduttore primario.
La precisione è un requisito fondamentale per la misurazione dei trasformatori di corrente. I fattori che influiscono sulla precisione includono il materiale del nucleo (tipicamente acciaio al silicio o lega amorfa), la progettazione dell'avvolgimento e l'impedenza di carico del circuito secondario. Gli standard internazionali (come IEC 60044-1) classificano i TA in classi di precisione (ad esempio, 0,2, 0,5, 1,0) in base al loro errore di misurazione. Per applicazioni critiche come la fatturazione energetica, sono necessari TA ad alta precisione (classe 0,2 o 0,5).
In sintesi, la misurazione del trasformatore di corrente è un metodo sicuro e accurato per monitorare le correnti CA nei sistemi di alimentazione. La sua capacità di convertire correnti elevate a livelli gestibili lo rende indispensabile nella produzione di energia, trasmissione, distribuzione e applicazioni industriali. La corretta selezione, installazione e manutenzione dei TA sono essenziali per garantire misurazioni affidabili e proteggere sia il personale che le apparecchiature.
