Prúdový transformátor, často označovaný skratkou CT, je elektrický prístrojový transformátor určený na bezpečné a presné meranie striedavého prúdu. Funguje tak, že konvertuje veľký primárny prúd pretekajúci vodičom na menší, proporcionálny sekundárny prúd, ktorý možno ľahko monitorovať meračmi, ochrannými relé a riadiacimi zariadeniami. Prúdové transformátory sú široko používané v energetických systémoch, priemyselnej automatizácii, systémoch riadenia energie a elektrických testovacích aplikáciách.
Princíp činnosti prúdového transformátora je založený na elektromagnetickej indukcii, ktorú objavil Michael Faraday. Keď cez vodič preteká striedavý prúd, vytvára okolo vodiča meniace sa magnetické pole. Prúdový transformátor využíva toto magnetické pole na indukovanie zodpovedajúceho prúdu vo svojom sekundárnom vinutí.
Typický prúdový transformátor pozostáva z troch hlavných častí: magnetického jadra, primárneho vinutia a sekundárneho vinutia. Magnetické jadro je zvyčajne vyrobené z laminovanej kremíkovej ocele alebo iných vysoko permeabilných materiálov, ktoré účinne vedú magnetický tok. Primárne vinutie je zapojené do série s vodičom prenášajúcim prúd, ktorý sa má merať. V mnohých konštrukciách je primárne vinutie jednoducho samotný vodič prechádzajúci jadrom transformátora, najmä v prúdových transformátoroch s kruhovým alebo deleným jadrom. Sekundárne vinutie je navinuté okolo magnetického jadra a spojené s meracími alebo ochrannými zariadeniami.
Keď cez primárny vodič preteká striedavý prúd, vytvára v jadre magnetický tok. Pretože prúd je striedavý, magnetický tok sa neustále mení. Podľa Faradayovho zákona elektromagnetickej indukcie meniaci sa magnetický tok indukuje elektromotorickú silu v sekundárnom vinutí. Toto indukované napätie poháňa prúd cez sekundárny obvod.
Veľkosť sekundárneho prúdu závisí od pomeru závitov medzi primárnym a sekundárnym vinutím. Napríklad v CT s pomerom závitov 1 000 ku 1 primárny prúd 1 000 ampérov vytvorí sekundárny prúd 1 ampér. Tento proporcionálny vzťah umožňuje prístrojom merať veľmi veľké prúdy nepriamo bez toho, aby boli vystavené vysokému napätiu alebo veľkému prúdovému zaťaženiu.
Sekundárny obvod prúdového transformátora je normálne pripojený k zariadeniam s nízkou impedanciou, ako sú ampérmetre alebo ochranné relé. CT funguje blízko stavu skratu na sekundárnej strane. Za týchto podmienok sekundárny prúd vytvára svoje vlastné magnetické pole, ktoré je proti primárnemu magnetickému poľu a udržiava rovnováhu v jadre. To zaisťuje, že sekundárny prúd presne odráža primárny prúd.
Bezpečnosť je kritickým aspektom prevádzky prúdového transformátora. Sekundárne vinutie by nikdy nemalo zostať otvorené, kým je primárne napájané. Otvorený sekundárny prvok môže spôsobiť vznik nebezpečne vysokého napätia na svorkách v dôsledku absencie opačného sekundárneho prúdu. Môže to poškodiť izoláciu a predstavovať vážne nebezpečenstvo pre zariadenie a personál.
Prúdové transformátory tiež poskytujú elektrickú izoláciu medzi vysokovýkonnými obvodmi a meracími prístrojmi. Táto izolácia zvyšuje bezpečnosť systému a umožňuje použitie štandardných nízkonapäťových prístrojov v prostredí vysokého napätia. Okrem toho CT pomáhajú znižovať náklady na merací systém tým, že eliminujú potrebu vysokovýkonných meračov, ktoré sú schopné priamo spracovať veľké prúdy.
Moderné prúdové transformátory sú navrhnuté s vysokou presnosťou, tepelnou stabilitou a mechanickou odolnosťou. Niektoré pokročilé typy zahŕňajú CT s deleným jadrom pre jednoduchú inštaláciu, CT s Rogowského cievkou pre flexibilné meranie a CT triedy ochrany určené na detekciu porúch a prevádzku relé.
Stručne povedané, prúdový transformátor meria prúd pomocou elektromagnetickej indukcie na premenu veľkého primárneho prúdu na menší, proporcionálny sekundárny prúd. Jeho presný pomer, elektrická izolácia a bezpečnostné výhody z neho robia nevyhnutné zariadenie v moderných elektrických meracích a ochranných systémoch.
