En strömtransformator (CT) är en transformator som mäter strömmen till en annan krets. Den är kopplad till en amperemätare (A i diagrammet) i sin egen krets för att utföra denna mätning. Att mäta högspänningsström direkt skulle kräva införande av mätinstrumentation i uppmätt krets - en onödig svårighet som skulle dra ner själva strömmen som är tänkt att vara mätt. Värmen som genereras i mätutrustningen från den höga strömmen kan också ge falska avläsningar. Att mäta ström indirekt med en CT är mycket mer praktiskt.
Relationer mellan spänning och strömtransformator
Funktionen hos en strömtransformator (CT) kan förstås bättre genom att jämföra den med den mer kända spänningstransformatorn (VT). Kom ihåg att i en spänningstransformator sätter en växelström i en krets upp ett alternerande magnetfält i en spole i kretsen. Spolen är lindad runt en järnkärna, som sprider magnetfältet, nästan oförminskat, till en annan spole i en annan krets, en utan strömkälla.
Däremot är CT: s skillnad att strömkretsen har en slinga. Den drivna kretsen går genom järnkärnan bara en gång. En CT är därför en steg-upp-transformator.
CT & VT-formler
Minns också att strömmen och antalet varv i spolarna i en VT kan relateras som:
i_1N_1 = i_2N_2
Detta beror på att för en spole (solenoid):
B = \ mu Ni
där mu här betyder den magnetiska permeabilitetskonstanten. Liten intensitet av B går förlorad från en spole till en annan med en bra järnkärna, så B-ekvationerna för de två spolarna är faktiskt lika, vilket ger oss det första förhållandet.
Emellertid N1 = 1 för den primära i fallet med den nuvarande transformatorn. Är den enda kraftledningen i praktiken motsvarande en slinga? Minskar den sista ekvationen till i1 = i2 N2? Nej, för det baserades på solenoidekvationer. För N1 = 1, är följande formel mer lämplig:
B = \ frac {\ mu i} {2 \ pi r}
där r är avståndet från trådens centrum till den punkt där B mäts eller avkänns (järnkärnan, i transformatorfallet). Så:
\ frac {i} {2 \ pi r} = i_2N_2
i1 är därför bara proportionellt mot det amperemätade uppmätta värdet i2reducerar strömmätningen till en enkel omvandling.
Vanliga transformatoranvändningar
Den ena centrala funktionen för en CT är att bestämma strömmen i en krets. Detta är särskilt användbart för övervakning av högspänningsledningar i hela elnätet. En annan allestädes närvarande användning av CT är i elektriska mätare. En CT är kopplad till en mätare för att mäta vilken elektrisk användning som ska laddas kunden.
Säkerhet för elektriska instrument
En annan funktion hos CT är skydd av känslig mätutrustning. Genom att öka antalet (sekundära) lindningar, N2, kan strömmen i CT göras mycket mindre än strömmen i den primära kretsen som mäts. Med andra ord, som N2 går upp, jag2 går ner.
Detta är relevant eftersom hög ström producerar värme som kan skada känslig mätutrustning, såsom motståndet i en amperemätare. Att reducera i2 skyddar amperemätaren. Det förhindrar också att värme slänger av mätnoggrannheten.
Skyddsreläer
CT, vanligtvis installerade i ett specialhus som kallas CT-skåp, skyddar också huvudledningarna i elnätet. Ett överströmsrelä är en typ av skyddsrelä (switch) som utlöser en strömbrytare om en högspänningsström överstiger ett visst förinställt värde. Överströmsreläer använder en CT för att mäta strömmen, eftersom strömmen till en högspänningsledning inte kunde mätas direkt.