En strømtransformator, ofte forkortet som CT, er en elektrisk instrumenttransformator designet for å måle vekselstrøm sikkert og nøyaktig. Den fungerer ved å konvertere en stor primærstrøm som flyter gjennom en leder til en mindre, proporsjonal sekundærstrøm som enkelt kan overvåkes av målere, beskyttelsesreleer og kontrollutstyr. Strømtransformatorer er mye brukt i kraftsystemer, industriell automasjon, energistyringssystemer og elektriske testapplikasjoner.
Driftsprinsippet til en strømtransformator er basert på elektromagnetisk induksjon, som ble oppdaget av Michael Faraday. Når vekselstrøm flyter gjennom en leder, genererer den et skiftende magnetfelt rundt lederen. En strømtransformator bruker dette magnetfeltet til å indusere en tilsvarende strøm i sekundærviklingen.
En typisk strømtransformator består av tre hoveddeler: en magnetisk kjerne, en primærvikling og en sekundærvikling. Den magnetiske kjernen er vanligvis laget av laminert silisiumstål eller andre materialer med høy permeabilitet som effektivt leder magnetisk fluks. Primærviklingen er koblet i serie med lederen som fører strømmen som skal måles. I mange design er primærviklingen ganske enkelt selve lederen som passerer gjennom transformatorkjernen, spesielt i strømtransformatorer av ringtype eller delt kjerne. Sekundærviklingen er viklet rundt magnetkjernen og koblet til måle- eller beskyttelsesenheter.
Når vekselstrøm flyter gjennom primærlederen, produserer den en magnetisk fluks i kjernen. Fordi strømmen er vekslende, endres den magnetiske fluksen kontinuerlig. I følge Faradays lov om elektromagnetisk induksjon induserer en skiftende magnetisk fluks en elektromotorisk kraft i sekundærviklingen. Denne induserte spenningen driver en strøm gjennom sekundærkretsen.
Størrelsen på sekundærstrømmen avhenger av vindingsforholdet mellom primær- og sekundærviklingene. For eksempel, i en CT med et omdreiningsforhold på 1000 til 1, vil en primærstrøm på 1000 ampere produsere en sekundærstrøm på 1 ampere. Dette proporsjonale forholdet gjør at instrumenter kan måle svært store strømmer indirekte uten å bli utsatt for høyspenning eller store strømbelastninger.
Sekundærkretsen til en strømtransformator er normalt koblet til enheter med lav impedans som amperemeter eller beskyttelsesreleer. CT-en opererer nær en kortslutningstilstand på sekundærsiden. Under denne tilstanden skaper sekundærstrømmen sitt eget magnetfelt som motsetter seg det primære magnetfeltet, og opprettholder balansen i kjernen. Dette sikrer at sekundærstrømmen nøyaktig reflekterer primærstrømmen.
Sikkerhet er et kritisk aspekt ved drift av strømtransformatorer. Sekundærviklingen skal aldri stå åpen mens primærviklingen er tilkoblet. En åpen sekundær kan forårsake farlig høye spenninger til å utvikle seg over terminalene på grunn av fravær av motsatt sekundærstrøm. Dette kan skade isolasjonen og utgjøre alvorlige farer for utstyr og personell.
Strømtransformatorer gir også elektrisk isolasjon mellom høyeffektkretser og måleinstrumenter. Denne isolasjonen forbedrer systemsikkerheten og gjør at standard lavspenningsinstrumenter kan brukes i høyspentmiljøer. I tillegg bidrar CT-er til å redusere målesystemkostnadene ved å eliminere behovet for kraftige målere som er i stand til å håndtere store strømmer direkte.
Moderne strømtransformatorer er designet med høy nøyaktighet, termisk stabilitet og mekanisk holdbarhet. Noen avanserte typer inkluderer CT-er med delt kjerne for enkel installasjon, Rogowski-spole-CT-er for fleksibel måling og beskyttelsesklasse-CT-er designet for feildeteksjon og relédrift.
Oppsummert måler en strømtransformator strøm ved å bruke elektromagnetisk induksjon for å konvertere en stor primærstrøm til en mindre, proporsjonal sekundærstrøm. Dens nøyaktige forhold, elektriske isolasjon og sikkerhetsfordeler gjør den til en viktig enhet i moderne elektriske måle- og beskyttelsessystemer.
