Трансформатор струму, часто скорочено CT, — це електричний приладовий трансформатор, призначений для безпечного й точного вимірювання змінного струму. Він працює шляхом перетворення великого первинного струму, що протікає через провідник, у менший пропорційний вторинний струм, який можна легко контролювати за допомогою лічильників, захисних реле та контрольного обладнання. Трансформатори струму широко використовуються в енергетичних системах, промисловій автоматизації, системах енергоменеджменту та електричних випробуваннях.
Принцип дії трансформатора струму заснований на електромагнітній індукції, яку відкрив Майкл Фарадей. Коли змінний струм тече через провідник, він створює змінне магнітне поле навколо провідника. Трансформатор струму використовує це магнітне поле для індукції відповідного струму у своїй вторинній обмотці.
Типовий трансформатор струму складається з трьох основних частин: магнітопроводу, первинної обмотки та вторинної обмотки. Магнітний сердечник зазвичай виготовляється з ламінованої кремнієвої сталі або інших матеріалів з високою проникністю, які ефективно направляють магнітний потік. Первинна обмотка з’єднана послідовно з провідником, по якому проходить вимірюваний струм. У багатьох конструкціях первинна обмотка - це просто сам провідник, що проходить через сердечник трансформатора, особливо в трансформаторах струму з кільцевим або розділеним сердечником. Вторинну обмотку намотують на магнітопровод і підключають до вимірювальних або захисних пристроїв.
Коли змінний струм протікає через первинний провідник, він створює магнітний потік в осерді. Оскільки струм є змінним, магнітний потік постійно змінюється. Відповідно до закону електромагнітної індукції Фарадея змінний магнітний потік індукує електрорушійну силу у вторинній обмотці. Ця індукована напруга створює струм через вторинне коло.
Величина вторинного струму залежить від співвідношення витків між первинною і вторинною обмотками. Наприклад, у трансформаторі струму з коефіцієнтом витків 1000 до 1, первинний струм 1000 ампер вироблятиме вторинний струм 1 ампер. Це пропорційне співвідношення дозволяє приладам опосередковано вимірювати дуже великі струми, не піддаючись впливу високої напруги чи сильних струмових навантажень.
Вторинний ланцюг трансформатора струму зазвичай підключається до пристроїв з низьким опором, таких як амперметри або захисні реле. ТТ працює в умовах короткого замикання на вторинній стороні. За цієї умови вторинний струм створює власне магнітне поле, яке протистоїть первинному магнітному полю, підтримуючи рівновагу в сердечнику. Це гарантує, що вторинний струм точно відображає первинний струм.
Безпека є критичним аспектом роботи трансформатора струму. Вторинну обмотку ніколи не можна залишати розімкнутою, поки первинна знаходиться під напругою. Розімкнута вторинна обмотка може спричинити виникнення небезпечно високої напруги на клемах через відсутність протилежного вторинного струму. Це може пошкодити ізоляцію та створити серйозну небезпеку для обладнання та персоналу.
Трансформатори струму також забезпечують електричну ізоляцію між потужними ланцюгами та вимірювальними приладами. Ця ізоляція підвищує безпеку системи та дозволяє використовувати стандартні прилади низької напруги в середовищах високої напруги. Крім того, трансформатори струму допомагають зменшити витрати на систему вимірювання, усуваючи потребу у потужних лічильниках, здатних безпосередньо обробляти великі струми.
Сучасні трансформатори струму мають високу точність, термічну стійкість і механічну міцність. Деякі вдосконалені типи включають трансформатори струму з розділеним сердечником для простого встановлення, трансформатори струму з котушкою Роговського для гнучкого вимірювання та трансформатори струму класу захисту, призначені для виявлення несправностей і роботи реле.
Таким чином, трансформатор струму вимірює струм за допомогою електромагнітної індукції для перетворення великого первинного струму в менший пропорційний вторинний струм. Його точне співвідношення, електрична ізоляція та переваги безпеки роблять його важливим пристроєм у сучасних системах електричного вимірювання та захисту.
