Токов трансформатор (CT) е трансформатор, който измерва тока на друга верига. Той е свързан към амперметър (А на диаграмата) в собствената си верига, за да извърши това измерване. Директното измерване на ток с високо напрежение ще изисква вмъкване на измервателна апаратура в измерена верига - ненужна трудност, която би намалила тока, който трябва да бъде измерена. Също така топлината, генерирана в измервателното оборудване от силния ток, може да даде фалшиви показания. Измерването на тока индиректно с CT е много по-практично.
Връзки на напрежение и ток на трансформатора
Функцията на токов трансформатор (CT) може да се разбере по-добре чрез сравняването му с по-известния трансформатор на напрежение (VT). Спомнете си, че в трансформатор на напрежение променлив ток в една верига създава променливо магнитно поле в намотка във веригата. Намотката е обвита около желязна сърцевина, която разпространява магнитното поле, почти не намалено, до друга намотка в различна верига, една без източник на захранване.
За разлика от това, разликата в CT е, че веригата с мощност има на практика един контур. Захранваната верига преминава през желязната сърцевина само веднъж. Следователно CT е стъпков трансформатор.
CT & VT формули
Спомнете си също, че токът и броят на завъртанията в бобините на VT могат да бъдат свързани като:
i_1N_1 = i_2N_2
Това е така, защото за бобина (соленоид):
B = \ mu Ni
където mu тук означава константата на магнитната пропускливост. Малкият интензитет на B се губи от едната на друга намотка с добра желязна сърцевина, така че уравненията B за двете намотки са ефективно равни, което ни дава първата връзка.
Въпреки това, N1 = 1 за първичната в случай на токов трансформатор. Единичната електропроводна линия ефективно ли е еквивалент на един контур? Намалява ли последното уравнение до i1 = i2 н2? Не, защото се основаваше на соленоидни уравнения. За N1 = 1, по-подходяща е следната формула:
B = \ frac {\ mu i} {2 \ pi r}
където r е разстоянието от центъра на проводника до точката, където B се измерва или отчита (желязната сърцевина, в случая на трансформатора). Така:
\ frac {i} {2 \ pi r} = i_2N_2
i1 следователно е просто пропорционален на измерената с амперметър стойност i2, намалявайки измерването на тока до просто преобразуване.
Често използвани трансформатори
Основната функция на CT е да определя тока във верига. Това е особено полезно за наблюдение на високоволтови линии в цялата електрическа мрежа. Друго повсеместно използване на CT е в битовите електромери. CT се съчетава с измервателен уред, за да се измери каква електрическа употреба се зарежда от клиента.
Безопасност на електрическите инструменти
Друга функция на CT е защитата на чувствително измервателно оборудване. Чрез увеличаване на броя (вторични) намотки, N2, токът в CT може да се направи много по-малък от тока в измерваната първична верига. С други думи, като N2 върви нагоре, т.е.2 слиза.
Това е от значение, тъй като високият ток произвежда топлина, която може да повреди чувствително измервателно оборудване, като резистора в амперметър. Намаляването на i2 защитава амперметъра. Той също така предотвратява изхвърлянето на топлина от точността на измерването.
Защитни релета за захранване
CT, обикновено инсталирани в специализиран корпус, наречен CT шкаф, също защитават основните линии на електрическата мрежа. Релето за свръхток е вид защитно реле (превключвател), което изключва прекъсвач, ако токът с високо напрежение надвишава определена предварително зададена стойност. Релетата с претоварване използват CT за измерване на тока, тъй като токът на високо напрежение не може да бъде измерен директно.