A voltni senzor ali napetostni pretvornik je bistvena zaznavna komponenta, ki zajema električni potencial in pretvarja neobdelane visokonapetostne signale v varne, standardizirane izhode nizke ravni za merjenje, relejno zaščito in krmiljenje elektroenergetskega sistema. Služi kot 'napetostno oko' električne opreme, ki se pogosto uporablja v električnih omrežjih, močnostni elektroniki, industrijskih pogonih in novih energetskih postajah, in deluje po različnih fizičnih pravilih, odvisno od svoje zasnove.
Najosnovnejši tip temelji na principu uporovnega delilnika napetosti. Dva precizna upora sta zaporedno povezana preko izmerjene napetosti. Po Ohmovem zakonu se napetost porazdeli sorazmerno glede na vrednost upora. Senzor zazna padec napetosti na manjšem uporu, da izračuna prvotno vhodno napetost. Ta preprosta struktura dobro deluje za nizkonapetostna vezja in laboratorijsko testiranje. Vendar ustvarja stalne izgube toplotne energije in trpi zaradi temperaturnega premika, zato ni uporaben za scenarije visokonapetostnega prenosa.
Pri tradicionalnih elektroenergetskih sistemih prevladujejo induktivni napetostni transformatorji (VT/PT). Strukturno so podobni običajnemu transformatorju, uporabljajo elektromagnetno indukcijo. Primarno navitje se poveže z visokonapetostnim vodom, izmenična napetost pa ustvari različen magnetni tok znotraj železnega jedra. Tok nato inducira zmanjšano, standardizirano nizko napetost na sekundarnem navitju, običajno 100 V za zaščito omrežja. Ta zrela tehnologija zagotavlja stabilno natančnost v ocenjenih pogojih, vendar ima očitne slabosti: železno jedro se lahko nasiči zaradi prenapetosti napak in tveganja feromagnetne resonance se lahko pojavijo v okoljih z ultra visoko napetostjo. Je tudi okoren in težak.
Kapacitivni napetostni transformatorji (CVT) so še ena običajna visokonapetostna rešitev. Sklad serijskih kondenzatorjev deli vhodno napetost s kapacitivno reaktanco. Nastavitveni induktor kompenzira fazno napako in proizvede uporaben sekundarni signal. CVT-ji so lažji od VT-jev z železnim jedrom in so običajno nameščeni na visokonapetostnih nadzemnih daljnovodih.
Sodobne digitalne transformatorske postaje vedno bolj uporabljajo optične senzorje napetosti, zgrajene na podlagi Pockelsovega učinka. Ko na elektrooptični kristal deluje napetost, kristal spremeni polarizacijski kot laserske svetlobe, ki prehaja skozenj. Fotodetektor pretvori to polarizacijsko spremembo v električni odčitek. Ta optična zasnova odpravlja kovinske tuljave in železna jedra ter nudi odlično izolacijo in močno odpornost na elektromagnetne motnje.
Skoraj vsi voltni senzorji vključujejo vezja za naknadno kondicioniranje za filtriranje, ojačanje in električno izolacijo. Končni izhod so lahko analogni signali, kot je 4–20 mA, ali digitalni podatki za zaščitne releje in nadzorne platforme. V kombinaciji s tokovnimi senzorji, kot so tuljave Rogowskega, voltni senzorji zagotavljajo osnovne podatke, ki ohranjajo močne sisteme merljive, nadzorovane in varne.
