La funzione del trasformatore di corrente

Come ogni trasformatore, un trasformatore di corrente ha un avvolgimento primario, un nucleo e un avvolgimento secondario, sebbene alcuni trasformatori, inclusi i trasformatori di corrente, usino un nucleo d'aria. In linea di principio, l'unica differenza tra un trasformatore di corrente e un trasformatore di tensione (di tipo normale) è che il primo viene alimentato con una corrente "costante" mentre il secondo viene alimentato con una tensione "costante", dove "costante" ha il circuito rigido significato di teoria.

La corrente alternata nel primario produce un campo magnetico alternato nel nucleo, che induce quindi una corrente alternata nel secondario. Il circuito primario non è in gran parte influenzato dall'inserimento della CT. Trasformatori di corrente accurati richiedono un accoppiamento ravvicinato tra primario e secondario per garantire che la corrente secondaria sia proporzionale alla corrente primaria in un ampio intervallo di corrente. La corrente nel secondario è la corrente nel primario (assumendo un primario a turno singolo) divisa per il numero di giri del secondario. Nell'illustrazione a destra, "I" è la corrente nel primario, "B" è il campo magnetico, "N" è il numero di giri sul secondario e "A" è un amperometro CA.

I trasformatori di corrente consistono tipicamente di un nucleo di anello di acciaio al silicio avvolto con molte spire di filo di rame, come mostrato nell'illustrazione a destra. Il conduttore che trasporta la corrente primaria viene fatto passare attraverso l'anello. Il primario di CT, quindi, consiste in un singolo "turno". L'avvolgimento primario può essere una parte permanente del trasformatore di corrente, ovvero una pesante barra di rame che trasporta corrente attraverso il nucleo. Sono anche comuni i trasformatori di corrente a finestra, che possono far passare i cavi del circuito attraverso il centro di un'apertura nel nucleo per fornire un avvolgimento primario a rotazione singola. Per facilitare l'accuratezza, il conduttore principale deve essere centrato nell'apertura.

I CT sono specificati dal loro rapporto corrente da primario a secondario. La corrente secondaria nominale è normalmente standardizzata a 1 o 5 ampere. Ad esempio, un avvolgimento secondario a 4000: 5 CT fornirà una corrente di uscita di 5 ampere quando la corrente dell'avvolgimento primario è di 4000 ampere. Questo rapporto può anche essere utilizzato per trovare l'impedenza o la tensione su un lato del trasformatore, dato il valore appropriato sull'altro lato. Per il modello 4000: 5 CT, l'impedenza secondaria può essere trovata come ZS = NZP = 800ZP e la tensione secondaria può essere rilevata come VS = NVP = 800VP. In alcuni casi, l'impedenza secondaria viene riferita al lato primario e viene rilevata come ZS '= N2ZP. Il riferimento dell'impedenza viene effettuato semplicemente moltiplicando il valore dell'impedenza secondaria iniziale per il rapporto corrente. L'avvolgimento secondario di una CT può avere tocchi per fornire una gamma di rapporti, cinque tocchi essendo comuni.

Le forme e le dimensioni del trasformatore di corrente variano a seconda dell'utente finale o del produttore del cambio. I trasformatori di corrente a rapporto singolo a bassa tensione sono di tipo ad anello o in plastica.

I trasformatori di corrente a nucleo diviso hanno un nucleo in due parti o un nucleo con una sezione rimovibile. Ciò consente al trasformatore di essere posizionato attorno a un conduttore senza doverlo scollegare prima. I trasformatori di corrente a nucleo diviso sono tipicamente utilizzati in strumenti di misurazione a corrente debole, spesso portatili, alimentati a batteria e portatili (vedere l'illustrazione in basso a destra).