Струјни трансформатор, често скраћено ЦТ, је електрични инструмент трансформатор дизајниран за безбедно и тачно мерење наизменичне струје. Функционише тако што претвара велику примарну струју која тече кроз проводник у мању, пропорционалну секундарну струју која се може лако пратити помоћу бројила, заштитних релеја и контролне опреме. Струјни трансформатори се широко користе у енергетским системима, индустријској аутоматизацији, системима за управљање енергијом и апликацијама за електрично тестирање.
Принцип рада струјног трансформатора заснива се на електромагнетној индукцији, коју је открио Мајкл Фарадеј. Када наизменична струја тече кроз проводник, она генерише променљиво магнетно поље око проводника. Струјни трансформатор користи ово магнетно поље да индукује одговарајућу струју у свом секундарном намотају.
Типичан струјни трансформатор се састоји од три главна дела: магнетног језгра, примарног намотаја и секундарног намотаја. Магнетно језгро је обично направљено од ламинираног силиконског челика или других материјала високе пермеабилности који ефикасно воде магнетни флукс. Примарни намотај је повезан серијски са проводником који носи струју која се мери. У многим дизајнима, примарни намотај је једноставно сам проводник који пролази кроз језгро трансформатора, посебно код струјних трансформатора са прстенастим или подељеним језгром. Секундарни намотај је намотан око магнетног језгра и повезан са мерним или заштитним уређајима.
Када наизменична струја тече кроз примарни проводник, она производи магнетни флукс у језгру. Пошто је струја наизменична, магнетни флукс се непрекидно мења. Према Фарадејевом закону електромагнетне индукције, променљиви магнетни флукс индукује електромоторну силу у секундарном намотају. Овај индуковани напон покреће струју кроз секундарни круг.
Величина секундарне струје зависи од односа завоја између примарног и секундарног намотаја. На пример, у ЦТ са односом обртаја од 1000 према 1, примарна струја од 1000 ампера ће произвести секундарну струју од 1 ампера. Овај пропорционални однос омогућава инструментима да индиректно мере веома велике струје без излагања високом напону или тешким струјним оптерећењима.
Секундарни круг струјног трансформатора је обично повезан са уређајима ниске импедансе као што су амперметри или заштитни релеји. ЦТ ради близу стања кратког споја на секундарној страни. Под овим условом, секундарна струја ствара сопствено магнетно поље које се супротставља примарном магнетном пољу, одржавајући равнотежу у језгру. Ово осигурава да секундарна струја тачно одражава примарну струју.
Сигурност је критичан аспект рада струјног трансформатора. Секундарни намотај никада не би требало да остане отворен док је примарни напон. Отворени секундар може проузроковати развој опасно високог напона на терминалима због одсуства супротне секундарне струје. Ово може оштетити изолацију и представљати озбиљне опасности за опрему и особље.
Струјни трансформатори такође обезбеђују електричну изолацију између кола велике снаге и мерних инструмената. Ова изолација побољшава безбедност система и омогућава коришћење стандардних нисконапонских инструмената у високонапонским окружењима. Поред тога, ЦТ-ови помажу у смањењу трошкова мерног система елиминишући потребу за мерилима за тешке услове рада који могу директно да управљају великим струјама.
Модерни струјни трансформатори су дизајнирани са високом прецизношћу, термичком стабилношћу и механичком издржљивошћу. Неки напредни типови укључују ЦТ са подељеним језгром за једноставну инсталацију, Роговски калем ЦТ за флексибилно мерење и ЦТ класе заштите дизајниране за откривање кварова и рад релеја.
Укратко, струјни трансформатор мери струју коришћењем електромагнетне индукције за претварање велике примарне струје у мању, пропорционалну секундарну струју. Његов прецизан однос, електрична изолација и безбедносне предности чине га основним уређајем у савременим електричним мерним и заштитним системима.
