Трансформатор струму (КТ) - це трансформатор, який вимірює струм іншого кола. Для цього вимірювання він підключається до амперметра (А на схемі) у власному контурі. Безпосереднє вимірювання струму високої напруги вимагало б вставки вимірювальної апаратури в виміряний контур - непотрібна складність, яка призведе до зниження самого струму, який повинен бути виміряний. Крім того, тепло, яке утворюється в вимірювальному обладнанні від сильного струму, може давати помилкові показання. Непряме вимірювання струму за допомогою КТ набагато практичніше.
Зв'язки трансформаторів напруги та струму
Функцію трансформатора струму (КТ) можна зрозуміти краще, порівнявши його з більш відомим трансформатором напруги (ВТ). Нагадаємо, що в трансформаторі напруги змінний струм в одному ланцюзі встановлює змінне магнітне поле в котушці в ланцюзі. Котушка обмотана залізним сердечником, який поширює магнітне поле, майже не зменшене, на іншу котушку в іншому ланцюзі, без джерела живлення.
На відміну від цього, різниця КТ полягає в тому, що схема з живленням має фактично одну петлю. Схема живлення проходить крізь залізний сердечник лише один раз. Отже, КТ - це підвищувальний трансформатор.
Формули CT та VT
Нагадаємо також, що струм і кількість витків у котушках в VT можуть бути пов'язані як:
i_1N_1 = i_2N_2
Це тому, що для котушки (соленоїда):
B = \ mu Ni
де mu тут означає константу магнітної проникності. Мала інтенсивність B втрачається від однієї котушки до іншої з хорошим залізним сердечником, тому рівняння B для двох котушок фактично рівні, що дає нам першу залежність.
Однак N1 = 1 для первинного у випадку трансформатора струму. Єдина лінія електропередач фактично еквівалентна одній петлі? Чи зменшується останнє рівняння до i1 = i2 N2? Ні, бо він базувався на рівняннях соленоїдів. Для Н1 = 1, наступна формула є більш доречною:
B = \ frac {\ mu i} {2 \ pi r}
де r - відстань від центру дроту до точки, де вимірюється або вимірюється B (залізний сердечник, у корпусі трансформатора). Так:
\ frac {i} {2 \ pi r} = i_2N_2
i1 отже, є просто пропорційним виміряному амперметром значення i2, зменшуючи вимірювання струму до простого перетворення.
Поширене використання трансформатора
Основною функцією КТ є визначення сили струму в ланцюзі. Це особливо корисно для моніторингу високовольтних ліній по всій електромережі. Ще одним повсюдним використанням КТ є побутові електролічильники. КТ поєднується з лічильником для вимірювання витрат електроенергії для заряджання клієнта.
Безпека електричних приладів
Ще однією функцією КТ є захист чутливого вимірювального обладнання. Збільшуючи кількість (вторинних) обмоток, N2, струм в КТ можна зробити набагато меншим, ніж струм у вимірюваному первинному контурі. Іншими словами, як N2 йде вгору, тобто2 рухається вниз.
Це актуально, оскільки сильний струм виробляє тепло, яке може пошкодити чутливе вимірювальне обладнання, таке як резистор в амперметрі. Зменшення i2 захищає амперметр. Це також запобігає відведенню тепла від точності вимірювань.
Захисні силові реле
КТ, зазвичай встановлені в спеціалізованому корпусі, який називається шафою КТ, також захищають основні лінії електромережі. Реле перевантаження по струму - це тип захисного реле (перемикача), яке спрацьовує на вимикачі, якщо струм високої напруги перевищує певне задане значення. Реле перенапруги використовують КТ для вимірювання струму, оскільки струм високовольтної лінії не може бути виміряний безпосередньо.