Come vengono utilizzati i trasformatori di corrente (ct) nella misurazione?

UN trasformatore di corrente (CT) è un trasformatore utilizzato per misurare la corrente alternata in un circuito. È costituito da una bobina primaria, ovvero il conduttore che fornisce corrente al circuito in prova, e da una bobina (o bobine) secondarie che si collega a un misuratore o ad altra strumentazione. La corrente nella bobina secondaria è direttamente proporzionale alla corrente nella bobina primaria.

Come qualsiasi altro trasformatore elettrico, un trasformatore di corrente ha un avvolgimento primario, una singola spira (conduttore), un nucleo e un avvolgimento secondario; la fisica è la stessa di un trasformatore di tensione. Una corrente CA elevata, troppo forte per il misuratore, passa attraverso la bobina primaria, creando un campo magnetico nel nucleo di ferro, che poi passa attraverso il campo magnetico nel nucleo di ferro per produrre una corrente bassa nella bobina secondaria per misurare in sicurezza la corrente effettiva.

I trasformatori di corrente convertono la corrente da un valore alto a un valore basso (non tensione).

Usi comuni della TC

I due usi più comuni per i trasformatori di corrente includono:

1. Misurazione e monitoraggio dei consumi di energia elettrica

I trasformatori di corrente sono ampiamente utilizzati in metrologia perché possono misurare in modo sicuro grandi correnti nelle linee.

Oggi è impossibile trovare strumenti in grado di misurare efficacemente alte tensioni e correnti elevate, motivo per cui vengono utilizzati trasformatori per misurare con precisione corrente e tensione nei circuiti, indipendentemente dalle dimensioni del circuito. Grazie ai progressi nell’elettronica a stato solido, i contatori elettrici sono in grado di rilevare correnti molto basse con grande precisione. Ciò consente l'uso di strumenti molto piccoli o il raggruppamento di più strumenti in un involucro più piccolo, creando opportunità per sistemi di misurazione multi-cliente.

Grazie alla capacità dello strumento di rilevare piccole correnti e al basso carico sui circuiti dello strumento di misura, il nucleo di ferro del trasformatore può essere reso molto piccolo. Consente inoltre di rendere l'avvolgimento secondario del trasformatore molto piccolo per trasportare correnti molto basse, come 100 mA o 0,1 A.

Queste piccole correnti hanno l'ulteriore vantaggio di abbassare la tensione secondaria per consentire al meccanismo di bloccaggio di rendere il trasformatore di corrente intrinsecamente sicuro.

Questo è il motivo per cui i trasformatori di corrente autocortocircuitanti, secondari mA e autocortocircuitanti sono la prima scelta per la misurazione ausiliaria. Oltre alla loro sicurezza, occupano pochissimo spazio nella canalina del quadro e non necessitano di blocchi di cortocircuitazione.

Grazie alle loro dimensioni ridotte, i TA sono anche molto efficaci nel misurare il consumo energetico di quasi tutti i circuiti elettrici in una determinata parte di un edificio o di qualsiasi impianto industriale. Ciò rende relativamente semplice fatturare i clienti in base al consumo di elettricità.

2. Proteggere la strumentazione e la rete elettrica

I trasformatori di corrente vengono utilizzati anche per proteggere le infrastrutture elettriche da sovraccarichi e cortocircuiti. Questi sono chiamati trasformatori di misura protetti.

In queste applicazioni, i conduttori secondari dei trasformatori di corrente sono collegati a dispositivi di misurazione sensibili chiamati relè di protezione.

Questi relè fanno scattare un dispositivo di protezione (interruttore automatico) quando c'è una sovracorrente nel circuito, causata da un circuito sovraccarico o solitamente da un cortocircuito.

Nelle applicazioni di protezione, i trasformatori di corrente devono essere dimensionati diversamente, principalmente perché il carico sul relè di protezione può essere maggiore di quello dello strumento di misura. Il nucleo deve inoltre essere sufficientemente grande da evitare la saturazione del TA quando si riscontrano correnti elevate sul primario. È durante questi periodi di sovracorrente che il TA deve mantenere la sua proporzionalità per garantire una protezione adeguata. Questo potrebbe essere uno dei motivi delle dimensioni maggiori del trasformatore di protezione.

I trasformatori di corrente sono una parte importante della misurazione. Forniscono un metodo sicuro ed estremamente accurato per misurare la corrente utilizzata in una casa o attraverso la rete elettrica. Il suo utilizzo diffuso lo rende un componente chiave delle infrastrutture e della generazione elettrica in tutto il mondo.