Proudový transformátor (CT) je transformátor, který měří proud jiného obvodu. Pro provedení tohoto měření je připojen k ampérmetru (A v diagramu) ve vlastním obvodu. Přímé měření vysokonapěťového proudu by vyžadovalo vložení měřicího přístroje do měřený obvod - zbytečné potíže, které by stáhly samotný proud, který měl být měřeno. Také teplo generované v měřicím zařízení z vysokého proudu může vést k chybným údajům. Nepřímé měření proudu pomocí CT je mnohem praktičtější.
Vztahy transformátoru napětí a proudu
Funkci transformátoru proudu (CT) lze lépe pochopit porovnáním s běžněji známým transformátorem napětí (VT). Připomeňme, že v napěťovém transformátoru vytváří střídavý proud v jednom obvodu střídavé magnetické pole v cívce v obvodu. Cívka je obalena kolem železného jádra, které téměř beze změny šíří magnetické pole na další cívku v jiném obvodu, jeden bez zdroje energie.
Naproti tomu rozdíl CT spočívá v tom, že obvod s napájením má účinně jednu smyčku. Napájený obvod prochází železným jádrem pouze jednou. CT je tedy krokový transformátor.
CT a VT vzorce
Připomeňme také, že proud a počet závitů v cívkách ve VT mohou souviset jako:
i_1N_1 = i_2N_2
Je to proto, že pro cívku (solenoid):
B = \ mu Ni
kde mu zde znamená konstantu magnetické permeability. Malá intenzita B se ztrácí z jedné cívky na druhou s dobrým železným jádrem, takže rovnice B pro dvě cívky jsou skutečně stejné, což nám dává první vztah.
Nicméně, N1 = 1 pro primární v případě proudového transformátoru. Je jediné elektrické vedení skutečně ekvivalentní jedné smyčce? Snižuje se poslední rovnice na i1 = i2 N2? Ne, protože to bylo založeno na solenoidových rovnicích. Pro N1 = 1, vhodnější je následující vzorec:
B = \ frac {\ mu i} {2 \ pi r}
kde r je vzdálenost středu drátu k bodu, kde je B měřeno nebo snímáno (železné jádro, v případě transformátoru). Tak:
\ frac {i} {2 \ pi r} = i_2N_2
i1 je tedy pouze úměrná hodnotě naměřené ampérmetrem i2, snížení měření proudu na jednoduchou konverzi.
Běžná použití transformátorů
Jednou z centrálních funkcí CT je určit proud v obvodu. To je zvláště užitečné pro monitorování vedení vysokého napětí v celé energetické síti. Další všudypřítomné použití CT je v domácích elektrických měřičích. CT je spolu s měřičem měřit, jaké elektrické využití se účtuje zákazníkovi.
Bezpečnost elektrických přístrojů
Další funkcí CT je ochrana citlivých měřicích zařízení. Zvyšováním počtu (sekundárních) vinutí N2 lze proud v CT zmenšit mnohem menší, než je proud v měřeném primárním obvodu. Jinými slovy, jako N2 jde nahoru, tj2 jde dolů.
To je relevantní, protože vysoký proud produkuje teplo, které může poškodit citlivé měřicí zařízení, jako je odpor v ampérmetru. Redukce i2 chrání ampérmetr. Rovněž zabrání tomu, aby teplo odhazovalo přesnost měření.
Ochranné výkonové relé
CT, obvykle instalovaná ve specializovaném krytu zvaném CT skříň, také chrání hlavní vedení energetické sítě. Nadproudové relé je typ ochranného relé (spínače), které vypíná jistič, pokud proud vysokého napětí překročí určitou přednastavenou hodnotu. Nadproudová relé používají k měření proudu CT, protože proud vysokonapěťového vedení nebylo možné měřit přímo.