Voolutrafo (CT) on trafo, mis mõõdab teise vooluahela voolu. Selle mõõtmise teostamiseks on see ühendatud ampermeetriga (diagrammil A). Kõrgepingevoolu otse mõõtmiseks oleks vaja mõõteriistu sisestada mõõdetud vooluahel - tarbetu raskus, mis tõmbaks välja just selleks mõeldud voolu mõõdetud. Samuti võib mõõteseadmetes suurest voolust tekkiv soojus anda valenäite. Voolu kaudne mõõtmine CT-ga on palju otstarbekam.
Pinge ja voolutrafo suhted
Voolutrafo (CT) funktsiooni saab paremini mõista, kui võrrelda seda üldtuntuma pingetrafoga (VT). Tuletame meelde, et pingetrafos paneb ühe vooluahela vahelduvvool vooluahela pooli sisse vahelduva magnetvälja. Mähis on mähitud ümber rauast südamiku, mis levitab magnetvälja peaaegu muutumatult teisele mähisele teises vooluringis, ilma toiteallikata.
Seevastu CT erinevus seisneb selles, et vooluahelal on tegelikult üks silmus. Elektriline vooluahel läbib rauast südamikku ainult üks kord. CT on seega astmelist trafot.
CT ja VT valemid
Tuletame ka meelde, et VT mähiste voolu ja pöörete arvu võib seostada järgmiselt:
i_1N_1 = i_2N_2
Seda seetõttu, et mähise (solenoid) puhul:
B = \ mu Ni
kus mu tähendab siin magnetilise läbitavuse konstanti. Hea rauasüdamikuga kaob ühest mähisest teise väike B intensiivsus, nii et kahe mähise B võrrandid on tegelikult võrdsed, andes meile esimese seose.
N1 = 1 primaarse jaoks voolutrafo korral. Kas üks elektriliin on tegelikult samaväärne ühe silmusega? Kas viimane võrrand taandub i-le1 = i2 N2? Ei, sest see põhines solenoidvõrranditel. N jaoks1 = 1, on sobivam järgmine valem:
B = \ frac {\ mu i} {2 \ pi r}
kus r on traadi keskme kaugus punktist, kus B mõõdetakse või tajutakse (trafo puhul raudsüdamik). Niisiis:
\ frac {i} {2 \ pi r} = i_2N_2
i1 on seetõttu ainult proportsionaalne ampermeetriga mõõdetud väärtusega i2, vähendades voolu mõõtmise lihtsaks teisenduseks.
Tavalised trafo kasutusalad
CT üks keskne ülesanne on voolu määramine vooluahelas. See on eriti kasulik kõrgepingeliinide jälgimiseks kogu elektrivõrgus. Teine üldine CT-de kasutamine on kodumaistes elektriarvestites. CT on ühendatud mõõturiga, et mõõta, millist elektrikasutust kliendi eest tasuda.
Elektriliste instrumentide ohutus
CT-de teine funktsioon on tundlike mõõteseadmete kaitse. Suurendades (sekundaarsete) mähiste arvu N2, saab CT-s oleva voolu muuta palju väiksemaks kui mõõdetava primaarahela vool. Teisisõnu, kui N2 tõuseb üles, s.t.2 läheb alla.
See on asjakohane, kuna suur vool tekitab soojust, mis võib kahjustada tundlikke mõõteseadmeid, näiteks ampermeetris asuvat takistit. I2 vähendamine kaitseb ampermeetrit. Samuti takistab see soojuse mõõtmise täpsuse välja viskamist.
Kaitsvad toitereleed
CT-d, mis on tavaliselt paigaldatud spetsiaalsesse korpusesse, mida nimetatakse CT-kapiks, kaitsevad ka elektrivõrgu põhiliine. Ülevoolurelee on kaitserelee (lüliti), mis lülitab kaitselüliti välja, kui kõrgepinge vool ületab teatud etteantud väärtuse. Ülekoormusreleed kasutavad voolu mõõtmiseks CT-d, kuna kõrgepingeliini voolu ei olnud võimalik otse mõõta.