این دستگاه‌های بی‌ادعا نقش مهمی در تضمین ایمنی الکتریکی و اندازه‌گیری دقیق انرژی ایفا می‌کنند. اما این اجزای به ظاهر ساده چگونه اطلاعات جریان را با دقت در محیط‌های پیچیده قدرت ثبت می‌کنند؟

ترانسفورماتورهای جریان بخش ضروری سیستم‌های توزیع برق را تشکیل می‌دهند و به طور گسترده در اندازه‌گیری، سنجش و کاربردهای حفاظتی استفاده می‌شوند. اصل طراحی آن‌ها بسیار هوشمندانه است: با تولید جریان متناوب در سیم‌پیچ ثانویه که متناسب با جریان هادی اولیه است، آن‌ها اندازه‌گیری ایمن و دقیق سیستم‌های ولتاژ بالا و جریان بالا را امکان‌پذیر می‌کنند. این قابلیت باعث شده است که CTها به عنوان «ذره‌بین‌های جریان» سیستم‌های قدرت لقب بگیرند و به ما اجازه می‌دهند ماهیت واقعی جریان الکتریکی را به وضوح مشاهده کنیم.

در میان انواع مختلف CT، ترانسفورماتورهای حلقوی (به شکل دونات) رایج‌ترین هستند. ساختار آن‌ها به طرز ظریفی ساده اما بسیار مؤثر است: هادی جریان اولیه مستقیماً از مرکز یک هسته آهنی حلقوی عبور می‌کند. این طراحی به این معنی است که CTهای حلقوی همیشه به صورت سری در داخل مدارها متصل می‌شوند که منجر به نام جایگزین آن‌ها می‌شود: «ترانسفورماتورهای سری».

یک بررسی دقیق‌تر دو جزء اصلی را نشان می‌دهد: یک سیم‌پیچ ثانویه از سیم مغناطیسی مسی که دور یک هسته فولادی الکتریکی توخالی پیچیده شده است و هادی اولیه که از مرکز هسته عبور می‌کند. هنگامی که جریان از هادی اولیه عبور می‌کند، شار مغناطیسی حاصل توسط هسته آهنی جذب می‌شود و جریانی متناسب در سیم‌پیچ ثانویه القا می‌کند. در حالی که پیکربندی‌های CT متفاوت است، این اصل اساسی عملکرد ثابت می‌ماند.

برای اهداف استانداردسازی، CTها معمولاً دارای رتبه‌بندی خروجی سیم‌پیچ ثانویه 1 آمپر یا 5 آمپر هستند. نسبت CT نشان‌دهنده رابطه بین جریان‌های اولیه و ثانویه است که به صورت «جریان اولیه/جریان ثانویه» بیان می‌شود (که در آن جریان ثانویه همیشه 1A یا 5A است). به عنوان مثال، یک CT با نسبت 100/5 نشان می‌دهد که جریان اولیه 20 برابر بیشتر از جریان ثانویه است - هنگامی که 100 آمپر از هادی اولیه عبور می‌کند، سیم‌پیچ ثانویه 5 آمپر تولید می‌کند.

کلید تبدیل جریان در تعداد دورهای سیم‌پیچ ثانویه نهفته است. افزایش این دورها به جریان ثانویه اجازه می‌دهد تا به طور قابل توجهی کوچکتر از جریان مدار اولیه شود. دورهای بیشتر باعث کاهش بیشتر جریان ثانویه می‌شوند - تعداد دورهای سیم‌پیچ ثانویه با جریان ثانویه نسبت معکوس دارد. یک CT با نسبت 100/5 دارای 20 دور ثانویه است، در حالی که یک نسخه با نسبت 100/1 شامل 100 دور است.

CTها جریان‌های بالا را به جریان‌های کم که به راحتی قابل اندازه‌گیری هستند تبدیل می‌کنند و امکان نظارت دقیق با آمپرمترهای استاندارد یا ابزارهای اندازه‌گیری را فراهم می‌کنند - یک قابلیت حیاتی برای نگهداری سیستم.

شرکت‌های برق برای اندازه‌گیری و صورت‌حساب دقیق مصرف به CTها متکی هستند. دقت آن‌ها مستقیماً بر انصاف صورت‌حساب تأثیر می‌گذارد.

CTها سیگنال‌های جریان را به رله‌های حفاظتی می‌رسانند که به سرعت خطاها را جدا می‌کنند و از آسیب به سیستم جلوگیری می‌کنند. آن‌ها به عنوان خط مقدم دفاعی شبکه برق عمل می‌کنند.

• نسبت جریان: با محدوده جریان مدار اولیه مطابقت دارد
• کلاس دقت: دقت بالاتر برای اندازه‌گیری، کمتر برای حفاظت
• بار نامی: حداکثر امپدانس مدار ثانویه مجاز
• سطح عایق: مناسب برای ولتاژ مدار اولیه
• روش نصب: گزینه‌های نصب روی دیوار، شینه یا سیم‌پیچی

• نیروگاه‌ها (نظارت بر خروجی ژنراتور)
• پست‌های برق (حفاظت از ترانسفورماتور و خطوط)
• شبکه‌های توزیع (نظارت بر بار)
• تاسیسات صنعتی (حفاظت از تجهیزات)
• شبکه‌های هوشمند (نظارت پیشرفته)

• CTهای دیجیتال: شامل پردازش سیگنال برای افزایش دقت و تشخیص از راه دور
• CTهای الکترونیکی: جایگزینی اصول الکترومغناطیسی با حسگرهای فشرده و سریع‌العمل
• CTهای فیبر نوری: استفاده از اندازه‌گیری مبتنی بر نور برای مقاومت در برابر تداخل برتر
• CTهای هوشمند: ادغام الگوریتم‌ها برای نگهداری پیش‌بینی‌کننده و ارزیابی وضعیت

به عنوان اجزای اساسی زیرساخت‌های الکتریکی، ترانسفورماتورهای جریان نیازمند درک صحیح از سوی متخصصان برق هستند. تنها از طریق دانش جامع اصول و کاربردهای CT می‌توانیم تحویل برق قابل اعتماد را تضمین کنیم - شریان حیاتی جامعه مدرن.