Przekładnik prądowy (CT) to transformator, który mierzy prąd innego obwodu. Jest on połączony z amperomierzem (A na schemacie) we własnym obwodzie w celu wykonania tego pomiaru. Bezpośredni pomiar prądu wysokiego napięcia wymagałby włożenia oprzyrządowania pomiarowego do zmierzony obwód — niepotrzebna trudność, która mogłaby ściągnąć prąd, który miał być wymierzony. Również ciepło wytwarzane w sprzęcie pomiarowym z wysokiego prądu może dawać fałszywe odczyty. Pośredni pomiar prądu za pomocą przekładnika prądowego jest znacznie bardziej praktyczny.
Zależności przekładników napięciowych i prądowych
Funkcję przekładnika prądowego (CT) można lepiej zrozumieć, porównując go z bardziej znanym przekładnikiem napięciowym (VT). Przypomnijmy, że w transformatorze napięciowym prąd przemienny w jednym obwodzie wytwarza przemienne pole magnetyczne w cewce w obwodzie. Cewka jest owinięta wokół żelaznego rdzenia, który rozprowadza pole magnetyczne prawie bez zmniejszenia na inną cewkę w innym obwodzie, pozbawionym źródła zasilania.
W przeciwieństwie do tego, różnica CT polega na tym, że obwód z mocą ma w rzeczywistości jedną pętlę. Obwód zasilający przechodzi przez żelazny rdzeń tylko raz. CT jest zatem transformatorem podwyższającym napięcie.
Wzory CT i VT
Przypomnijmy również, że prąd i liczbę zwojów w cewkach przekładnika napięciowego można powiązać w następujący sposób:
i_1N_1=i_2N_2
Dzieje się tak, ponieważ cewka (elektrozawór):
B=\mu Ni
gdzie mu oznacza tutaj stałą przenikalności magnetycznej. Mała intensywność B jest tracona z jednej cewki na drugą przy dobrym żelaznym rdzeniu, więc równania B dla dwóch cewek są faktycznie równe, co daje nam pierwszą zależność.
Jednak N1 = 1 dla uzwojenia pierwotnego w przypadku przekładnika prądowego. Czy pojedyncza linia energetyczna jest faktycznie odpowiednikiem jednej pętli? Czy ostatnie równanie redukuje się do i1 = i2 N2? Nie, ponieważ był oparty na równaniach solenoidów. Dla N1 = 1, bardziej odpowiedni jest następujący wzór:
B=\frac{\mu i}{2\pi r}
gdzie r jest odległością od środka drutu do punktu, w którym B jest mierzone lub wykrywane (żelazny rdzeń w obudowie transformatora). Więc:
\frac{i}{2\pi r}=i_2N_2
ja1 jest zatem tylko proporcjonalna do wartości zmierzonej amperomierzem i2, redukując pomiar prądu do prostej konwersji.
Typowe zastosowania transformatora
Główną funkcją przekładnika prądowego jest określenie prądu w obwodzie. Jest to szczególnie przydatne do monitorowania linii wysokiego napięcia w całej sieci energetycznej. Innym wszechobecnym zastosowaniem przekładników prądowych są domowe liczniki energii elektrycznej. CT jest sprzężony z licznikiem, aby zmierzyć zużycie energii elektrycznej do obciążenia klienta.
Bezpieczeństwo urządzeń elektrycznych
Inną funkcją przekładników prądowych jest ochrona czułego sprzętu pomiarowego. Zwiększając liczbę uzwojeń (wtórnych), N2, prąd w przekładniku prądowym może być znacznie mniejszy niż prąd w mierzonym obwodzie pierwotnym. Innymi słowy, jako N2 idzie w górę, ja2 idzie w dół.
Jest to istotne, ponieważ duży prąd wytwarza ciepło, które może uszkodzić czuły sprzęt pomiarowy, taki jak rezystor w amperomierzu. Zmniejszenie i2 chroni amperomierz. Zapobiega to również zaburzeniu przez ciepło dokładności pomiaru.
Ochronne przekaźniki mocy
CT, zwykle instalowane w specjalistycznej obudowie zwanej szafą CT, chronią również główne linie sieci energetycznej. Przekaźnik nadprądowy to rodzaj przekaźnika ochronnego (przełącznika), który wyzwala wyłącznik, jeśli prąd o wysokim napięciu przekroczy określoną ustawioną wartość. Przekaźniki nadprądowe wykorzystują przekładniki prądowe do pomiaru prądu, ponieważ prądu linii wysokiego napięcia nie można zmierzyć bezpośrednio.