Przekładnik prądowy, często w skrócie CT, jest elektrycznym przekładnikiem przeznaczonym do bezpiecznego i dokładnego pomiaru prądu przemiennego. Działa poprzez konwersję dużego prądu pierwotnego przepływającego przez przewodnik na mniejszy, proporcjonalny prąd wtórny, który można łatwo monitorować za pomocą mierników, przekaźników zabezpieczających i sprzętu sterującego. Przekładniki prądowe są szeroko stosowane w systemach zasilania, automatyce przemysłowej, systemach zarządzania energią i testach elektrycznych.
Zasada działania przekładnika prądowego opiera się na indukcji elektromagnetycznej, którą odkrył Michael Faradaya. Gdy prąd przemienny przepływa przez przewodnik, wytwarza wokół niego zmieniające się pole magnetyczne. Przekładnik prądowy wykorzystuje to pole magnetyczne do indukowania odpowiedniego prądu w uzwojeniu wtórnym.
Typowy przekładnik prądowy składa się z trzech głównych części: rdzenia magnetycznego, uzwojenia pierwotnego i uzwojenia wtórnego. Rdzeń magnetyczny jest zwykle wykonany z laminowanej stali krzemowej lub innych materiałów o wysokiej przepuszczalności, które skutecznie kierują strumień magnetyczny. Uzwojenie pierwotne jest połączone szeregowo z przewodnikiem przewodzącym prąd, który ma być mierzony. W wielu konstrukcjach uzwojeniem pierwotnym jest po prostu sam przewodnik przechodzący przez rdzeń transformatora, szczególnie w przekładnikach prądowych z rdzeniem pierścieniowym lub z dzielonym rdzeniem. Uzwojenie wtórne jest owinięte wokół rdzenia magnetycznego i podłączone do urządzeń pomiarowych lub ochronnych.
Gdy prąd przemienny przepływa przez przewód pierwotny, wytwarza strumień magnetyczny w rdzeniu. Ponieważ prąd jest zmienny, strumień magnetyczny stale się zmienia. Zgodnie z prawem indukcji elektromagnetycznej Faradaya, zmieniający się strumień magnetyczny indukuje siłę elektromotoryczną w uzwojeniu wtórnym. To indukowane napięcie napędza prąd przez obwód wtórny.
Wielkość prądu wtórnego zależy od stosunku zwojów między uzwojeniem pierwotnym i wtórnym. Na przykład w przekładniku prądowym o przełożeniu zwojów 1000 do 1 prąd pierwotny o natężeniu 1000 amperów wytworzy prąd wtórny o natężeniu 1 ampera. Ta proporcjonalna zależność umożliwia przyrządom pośredni pomiar bardzo dużych prądów, bez narażania ich na wysokie napięcie lub duże obciążenia prądowe.
Obwód wtórny przekładnika prądowego jest zwykle podłączony do urządzeń o niskiej impedancji, takich jak amperomierze lub przekaźniki zabezpieczające. CT działa blisko stanu zwarcia po stronie wtórnej. W tych warunkach prąd wtórny wytwarza własne pole magnetyczne, które jest przeciwne pierwotnemu polu magnetycznemu, utrzymując równowagę w rdzeniu. Zapewnia to, że prąd wtórny dokładnie odzwierciedla prąd pierwotny.
Bezpieczeństwo jest krytycznym aspektem działania przekładnika prądowego. Uzwojenie wtórne nie powinno nigdy pozostawiać otwartego obwodu, gdy uzwojenie pierwotne jest pod napięciem. Otwarty obwód wtórny może powodować powstawanie niebezpiecznie wysokich napięć na zaciskach z powodu braku przeciwnego prądu wtórnego. Może to spowodować uszkodzenie izolacji i spowodować poważne zagrożenie dla sprzętu i personelu.
Przekładniki prądowe zapewniają również izolację galwaniczną pomiędzy obwodami dużej mocy a przyrządami pomiarowymi. Izolacja ta poprawia bezpieczeństwo systemu i umożliwia stosowanie standardowych przyrządów niskonapięciowych w środowiskach wysokiego napięcia. Dodatkowo przekładniki prądowe pomagają obniżyć koszty systemu pomiarowego, eliminując potrzebę stosowania mierników o dużej wytrzymałości, zdolnych bezpośrednio obsługiwać duże prądy.
Nowoczesne przekładniki prądowe są projektowane z dużą dokładnością, stabilnością termiczną i trwałością mechaniczną. Niektóre zaawansowane typy obejmują przekładniki prądowe z dzielonym rdzeniem ułatwiające instalację, przekładniki prądowe z cewką Rogowskiego do elastycznych pomiarów oraz przekładniki prądowe klasy ochronnej przeznaczone do wykrywania usterek i pracy przekaźników.
Podsumowując, przekładnik prądowy mierzy prąd za pomocą indukcji elektromagnetycznej w celu przekształcenia dużego prądu pierwotnego w mniejszy, proporcjonalny prąd wtórny. Precyzyjne przełożenie, izolacja galwaniczna i zalety bezpieczeństwa sprawiają, że jest to niezbędne urządzenie w nowoczesnych elektrycznych systemach pomiarowych i zabezpieczających.
