Tokovni transformator (CT) je transformator, ki meri tok drugega vezja. Za izvedbo te meritve je povezan z ampermetrom (A v diagramu) v svojem vezju. Neposredno merjenje visokonapetostnega toka bi zahtevalo vstavitev merilnih instrumentov v izmerjeno vezje - nepotrebna težava, ki bi črpala sam tok, ki naj bi bil izmerjeno. Tudi toplota, ki jo v merilni opremi ustvarja močan tok, lahko povzroči napačne odčitke. Merjenje toka posredno s CT je veliko bolj praktično.
Napetostni in trenutni odnosi transformatorjev
Funkcijo tokovnega transformatorja (CT) lahko bolje razumemo, če ga primerjamo z bolj znanim napetostnim transformatorjem (VT). Spomnimo se, da v napetostnem transformatorju izmenični tok v enem vezju nastavi izmenično magnetno polje v tuljavi v vezju. Tuljava je ovita okoli železnega jedra, ki magnetno polje, skoraj neotesnjeno, razširi na drugo tuljavo v drugem vezju, eno brez vira energije.
Nasprotno pa je razlika CT v tem, da ima vezje z močjo dejansko eno zanko. Napajalni tokokrog gre skozi železno jedro samo enkrat. CT je torej pospeševalni transformator.
Formule CT in VT
Spomnimo se tudi, da sta tok in število zavojev v tuljavah VT lahko povezana kot:
i_1N_1 = i_2N_2
To je zato, ker za tuljavo (elektromagnet):
B = \ mu Ni
kjer mu tukaj pomeni konstanto magnetne prepustnosti. Malo intenzivnosti B se izgubi iz ene tuljave v drugo z dobrim železnim jedrom, zato so enačbe B za obe tuljavi dejansko enake, kar nam daje prvo razmerje.
Vendar je N1 = 1 za primarno pri tokovnem transformatorju. Je posamezni daljnovod dejansko enakovreden eni zanki? Ali se zadnja enačba zmanjša na i1 = i2 N2? Ne, ker je temeljil na magnetnih enačbah. Za N1 = 1, je ustreznejša naslednja formula:
B = \ frac {\ mu i} {2 \ pi r}
kjer je r razdalja središča žice do točke, kjer se izmeri ali zazna B (železno jedro, v ohišju transformatorja). Torej:
\ frac {i} {2 \ pi r} = i_2N_2
jaz1 je torej zgolj sorazmeren z ampermetrsko izmerjeno vrednostjo i2, zmanjšanje merjenja toka na preprosto pretvorbo.
Pogoste uporabe transformatorjev
Ena osrednjih funkcij CT je določanje toka v tokokrogu. To je še posebej koristno za spremljanje visokonapetostnih vodov po celotnem elektroenergetskem omrežju. Druga vseprisotna uporaba CT je v domačih električnih števcih. CT je povezan z merilnikom za merjenje porabe električne energije za polnjenje kupca.
Varnost električnih instrumentov
Druga funkcija CT je zaščita občutljive merilne opreme. S povečanjem števila (sekundarnih) navitij, N2, lahko tok v CT postane veliko manjši od toka v merjenem primarnem krogu. Z drugimi besedami, kot N2 gre gor, tj2 gre dol.
To je pomembno, ker močan tok proizvaja toploto, ki lahko poškoduje občutljivo merilno opremo, kot je upor v ampermetru. Zmanjšanje i2 ščiti ampermeter. Prav tako preprečuje, da bi toplota odmetavala natančnost merjenja.
Zaščitni releji
CT-ji, ki so običajno nameščeni v specializiranem ohišju, imenovanem CT-omarica, prav tako ščitijo glavne vodnike električnega omrežja. Rele s prekomernim tokom je vrsta zaščitnega releja (stikala), ki sproži odklopnik, če visokonapetostni tok preseže določeno prednastavljeno vrednost. Releji s prekomernim tokom uporabljajo CT za merjenje toka, saj toka visokonapetostnega voda ni bilo mogoče neposredno izmeriti.