Η αρχή λειτουργίας ενός μετασχηματιστή ρεύματος (CT) βασίζεται κυρίως στους νόμους της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής. Η θεμελιώδης ιδέα περιλαμβάνει το πρωτεύον-πλευρικό ρεύμα που δημιουργεί μαγνητική ροή μέσα στον πυρήνα του σιδήρου, ο οποίος με τη σειρά του προκαλεί ένα ρεύμα στη δευτερεύουσα πλευρά που είναι ανάλογο με το πρωτεύον ρεύμα. Αυτή η διαδικασία μπορεί να γίνει κατανοητή μέσα από πολλά βασικά σημεία:
Δημιουργία Μαγνητικής Ροής από Πρωτεύον Ρεύμα
Η κύρια πλευρά ενός μετασχηματιστή ρεύματος αποτελείται συνήθως από έναν μόνο αγωγό ή μια περιέλιξη με μικρό αριθμό στροφών. Καθώς το ρεύμα ρέει μέσα από αυτό, δημιουργεί μια εναλλασσόμενη μαγνητική ροή μέσα στον πυρήνα του σιδήρου. Ο πυρήνας του σιδήρου χρησιμεύει ως μαγνητικό κύκλωμα, καθοδηγώντας τη μαγνητική ροή προς τη δευτερεύουσα περιέλιξη και διασφαλίζοντας την αποτελεσματική σύζευξη της ενέργειας του μαγνητικού πεδίου.
Επαγωγή δευτερογενούς ρεύματος
Η δευτερεύουσα περιέλιξη συνήθως αποτελείται από μεγαλύτερο αριθμό στροφών. Όταν η μαγνητική ροή μέσα στον πυρήνα του σιδήρου αλλάζει, δημιουργείται μια επαγόμενη τάση στο δευτερεύον τύλιγμα σύμφωνα με το νόμο της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής του Faraday. Αυτό το δευτερεύον-πλευρικό ρεύμα ρέει στη συνέχεια μέσω ενός συνδεδεμένου φορτίου-συνήθως ενός αμπερόμετρου, ρελέ ή προστατευτικής συσκευής-και το μέγεθός του είναι ανάλογο του πρωτεύοντος ρεύματος, με τη συγκεκριμένη αναλογία να καθορίζεται από την αναλογία στροφών του μετασχηματιστή.
Σχέση Φορτίου και Μαγνητικής Ροής
Υπό ιδανικές συνθήκες, το δευτερεύον ρεύμα είναι επαρκούς μεγέθους για να εξουδετερώσει αποτελεσματικά τη μαγνητική ροή μέσα στον πυρήνα του σιδήρου, διασφαλίζοντας έτσι ότι το δευτερεύον-πλευρικό ρεύμα αντανακλά αυστηρά το πρωτεύον ρεύμα σύμφωνα με τον σχεδιασμένο λόγο. Αυτός είναι επίσης ο λόγος που η δευτερεύουσα περιέλιξη πρέπει πάντα να συνδέεται με κλειστό φορτίο. Εάν αφεθεί ανοιχτό-κυκλωμένο, θα δημιουργούσε επικίνδυνα υψηλές τάσεις, θέτοντας σε κίνδυνο τόσο τον εξοπλισμό όσο και το προσωπικό.
Ουσιαστικά, ένας μετασχηματιστής ρεύματος χρησιμοποιεί το μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται από το πρωτεύον-πλευρικό ρεύμα μέσα στον πυρήνα του σιδήρου για να "αντιγράψει" μια μειωμένη-παραλλαγή αυτού του ρεύματος στη δευτερεύουσα πλευρά, εκπληρώνοντας έτσι ταυτόχρονα τις λειτουργίες ηλεκτρικής απομόνωσης, μέτρησης και προστασίας.
