Een stroomtransformator (CT) is een transformator die de stroom van een ander circuit meet. Het is gekoppeld aan een ampèremeter (A in het diagram) in zijn eigen circuit om deze meting uit te voeren. Het rechtstreeks meten van hoogspanningsstroom vereist het inbrengen van meetinstrumenten in de gemeten circuit - een onnodige moeilijkheid die de eigenlijke stroom zou afnemen die bedoeld is gemeten. Ook de warmte die door de hoge stroom in de meetapparatuur wordt gegenereerd, kan foutieve meetresultaten opleveren. Het indirect meten van stroom met een CT is veel praktischer.
Spannings- en stroomtransformatorrelaties
De functie van een stroomtransformator (CT) kan beter worden begrepen door deze te vergelijken met de meer algemeen bekende spanningstransformator (VT). Bedenk dat in een spanningstransformator een wisselstroom in één circuit een wisselend magnetisch veld in een spoel in het circuit opzet. De spoel is om een ijzeren kern gewikkeld, die het magnetische veld vrijwel onverminderd verspreidt naar een andere spoel in een ander circuit, een zonder stroombron.
Het verschil van de CT is daarentegen dat het circuit met stroom in feite één lus heeft. Het stroomcircuit gaat maar één keer door de ijzeren kern. Een CT is daarom een step-up transformator.
CT & VT-formules
Bedenk ook dat de stroom en het aantal windingen in de spoelen in een VT kunnen worden gerelateerd als:
i_1N_1=i_2N_2
Dit komt omdat voor een spoel (solenoïde):
B=\mu Ni
waarbij mu hier de magnetische permeabiliteitsconstante betekent. Er gaat weinig intensiteit van B verloren van de ene spoel naar de andere met een goede ijzeren kern, dus de B-vergelijkingen voor de twee spoelen zijn in feite gelijk, wat ons de eerste relatie geeft.
Echter, N1 = 1 voor de primaire in het geval van de stroomtransformator. Is de enkele voedingslijn effectief het equivalent van één lus? Vermindert de laatste vergelijking tot i1 = ik2 nee2? Nee, omdat het gebaseerd was op solenoïdevergelijkingen. voor N1 = 1, de volgende formule is meer geschikt:
B=\frac{\mu i}{2\pi r}
waarbij r de afstand is van het midden van de draad tot het punt waar B wordt gemeten of waargenomen (de ijzeren kern, in de transformatorbehuizing). Zo:
\frac{i}{2\pi r}=i_2N_2
ik1 is daarom slechts evenredig met de gemeten waarde i. van de ampèremeter2, waardoor de huidige meting wordt teruggebracht tot een eenvoudige conversie.
Veelvoorkomend gebruik van transformatoren
De enige centrale functie van een CT is het bepalen van de stroom in een circuit. Dit is vooral handig voor het bewaken van hoogspanningslijnen in het hele elektriciteitsnet. Een ander alomtegenwoordig gebruik van CT's is in huishoudelijke elektrische meters. Een CT is gekoppeld aan een meter om te meten welk elektrisch verbruik de klant moet opladen.
Veiligheid van elektrische instrumenten
Een andere functie van CT's is de bescherming van gevoelige meetapparatuur. Door het aantal (secundaire) wikkelingen, N2, te vergroten, kan de stroom in de CT veel kleiner worden gemaakt dan de stroom in het primaire circuit dat wordt gemeten. Met andere woorden, zoals N2 gaat omhoog, ik2 daalt.
Dit is relevant omdat een hoge stroom warmte produceert die gevoelige meetapparatuur kan beschadigen, zoals de weerstand in een ampèremeter. Het verminderen van i2 beschermt de ampèremeter. Het voorkomt ook dat warmte de nauwkeurigheid van de meting verslechtert.
Beschermende vermogensrelais
CT's, meestal geïnstalleerd in een gespecialiseerde behuizing die een CT-kast wordt genoemd, beschermen ook de hoofdlijnen van het elektriciteitsnet. Een overstroomrelais is een type beveiligingsrelais (schakelaar) dat een stroomonderbreker activeert als een hoogspanningsstroom een bepaalde vooraf ingestelde waarde overschrijdt. Overstroomrelais gebruiken een CT om de stroom te meten, omdat de stroom van een hoogspanningslijn niet direct kan worden gemeten.