Prúdový transformátor (CT) je transformátor, ktorý meria prúd iného obvodu. Na uskutočnenie tohto merania je pripojený k ampérmetru (A na diagrame) vo vlastnom obvode. Priame meranie vysokonapäťového prúdu by si vyžadovalo vloženie meracieho prístroja do meraný obvod - zbytočná ťažkosť, ktorá by sťahovala veľmi súčasný prúd merané. Tiež teplo generované v meracom zariadení z vysokého prúdu môže viesť k nesprávnym údajom. Oveľa praktickejšie je meranie prúdu nepriamo pomocou CT.
Vzťahy transformátorov napätia a prúdu
Funkciu prúdového transformátora (CT) je možné lepšie pochopiť jeho porovnaním s bežne známym transformátorom napätia (VT). Pripomeňme, že v napäťovom transformátore vytvára striedavý prúd v jednom obvode striedavé magnetické pole v cievke v obvode. Cievka je obalená okolo železného jadra, ktoré šíri takmer nezmenšené magnetické pole na inú cievku v inom obvode, jednu bez zdroja energie.
Naproti tomu rozdiel CT spočíva v tom, že obvod s napájaním má v skutočnosti jednu slučku. Napájaný obvod prechádza železným jadrom iba raz. CT je preto zosilňovacím transformátorom.
Vzorce CT a VT
Pripomeňme tiež, že prúd a počet závitov v cievkach vo VT môžu súvisieť ako:
i_1N_1 = i_2N_2
Je to tak pre cievku (solenoid):
B = \ mu Ni
kde mu tu znamená konštanta magnetickej permeability. Malá intenzita B sa stratí z jednej cievky na druhú s dobrým železným jadrom, takže rovnice B pre dve cievky sú skutočne rovnaké, čo nám dáva prvý vzťah.
Avšak N1 = 1 pre primárny prúd v prípade prúdového transformátora. Je jedno elektrické vedenie v skutočnosti ekvivalentom jednej slučky? Znižuje sa posledná rovnica na i1 = i2 N2? Nie, pretože to bolo založené na solenoidových rovniciach. Pre N1 = 1, vhodnejší je nasledujúci vzorec:
B = \ frac {\ mu i} {2 \ pi r}
kde r je vzdialenosť stredu drôtu k bodu, kde sa B meria alebo sníma (železné jadro, v prípade transformátora). Takže:
\ frac {i} {2 \ pi r} = i_2N_2
i1 je teda iba proporcionálny k nameranej hodnote ampérmetra i2, zníženie merania prúdu na jednoduchú konverziu.
Bežné použitie transformátorov
Jednou z ústredných funkcií CT je určiť prúd v obvode. To je obzvlášť užitočné pri monitorovaní vedení vysokého napätia v celej elektrickej sieti. Ďalšie všadeprítomné použitie CT je v domácich elektromeroch. CT je spojený s meračom na meranie spotreby elektrickej energie pre zákazníka.
Bezpečnosť elektrických prístrojov
Ďalšou funkciou CT je ochrana citlivých meracích zariadení. Zvýšením počtu (sekundárnych) vinutí N2 možno prúd v CT zmenšiť oveľa menší ako prúd v meranom primárnom okruhu. Inými slovami, ako N2 ide hore, t.j.2 ide dole.
Je to dôležité, pretože vysoký prúd vytvára teplo, ktoré môže poškodiť citlivé meracie zariadenie, napríklad odpor v ampérmetri. Redukcia i2 chráni ampérmeter. Zabraňuje tiež tomu, aby teplo odhadzovalo presnosť merania.
Ochranné výkonové relé
CT, obvykle inštalované v špecializovanom kryte zvanom skrinka CT, chránia aj hlavné vedenia elektrickej siete. Nadprúdové relé je typ ochranného relé (spínača), ktoré vypína istič, ak prúd vysokého napätia prekročí určitú nastavenú hodnotu. Nadprúdové relé používajú na meranie prúdu CT, pretože prúd vysokonapäťového vedenia nebolo možné merať priamo.