Il principio di funzionamento di base dei trasformatori di corrente e come vengono utilizzati per misurare la corrente elettrica

Trasformatori di corrente (CT) sono componenti vitali nel campo dell'ingegneria elettrica, in particolare nei sistemi di alimentazione e nelle applicazioni di misurazione. Sono progettati per misurare con precisione la corrente elettrica fornendo allo stesso tempo isolamento elettrico e sicurezza. Il principio di funzionamento di base dei trasformatori di corrente e il modo in cui vengono utilizzati per misurare la corrente elettrica possono essere riassunti come segue:

Principio di funzionamento:

Un trasformatore di corrente funziona secondo il principio dell'induzione elettromagnetica. È costituito da un avvolgimento primario e da un avvolgimento secondario, entrambi avvolti attorno ad un nucleo magnetico.

Avvolgimento primario: l'avvolgimento primario del TA è collegato in serie al conduttore attraverso il quale si deve misurare la corrente. Quando la corrente elettrica scorre attraverso l'avvolgimento primario, genera un campo magnetico attorno al nucleo.

Nucleo magnetico: il nucleo del TA è generalmente costituito da un materiale altamente permeabile, come ferro o ferrite, per migliorare l'accoppiamento magnetico tra gli avvolgimenti.

Avvolgimento secondario: l'avvolgimento secondario è avvolto sullo stesso nucleo ma è isolato elettricamente dall'avvolgimento primario. Consiste in un numero di spire significativamente maggiore rispetto all'avvolgimento primario.

Induzione di tensione: secondo la legge di induzione elettromagnetica di Faraday, il campo magnetico variabile creato dalla corrente primaria induce una tensione nell'avvolgimento secondario. La tensione indotta è direttamente proporzionale alla velocità di variazione della corrente nell'avvolgimento primario.

Caratteristiche chiave e applicazioni:

Riduzione di corrente: i TA sono progettati per ridurre la corrente dall'avvolgimento primario a un livello standard gestibile per scopi di misurazione e protezione. La corrente secondaria è tipicamente molto inferiore alla corrente primaria, spesso in un rapporto di 100:5 o 1000:5.

Isolamento: i TA forniscono l'isolamento elettrico tra il circuito primario ad alta tensione e il circuito secondario a bassa tensione. Ciò garantisce la sicurezza delle apparecchiature di misurazione e monitoraggio.

Precisione: i TA ad alta precisione sono realizzati per fornire misurazioni di corrente accurate entro un margine di errore specificato, anche in condizioni di carico variabili.

Dispositivi di misurazione: l'uscita di corrente secondaria dei TA è collegata a vari dispositivi di misurazione e monitoraggio, come amperometri, voltmetri, wattmetri, contatori di energia e relè di protezione.

Relè di protezione: i TA svolgono un ruolo cruciale nella protezione del sistema di alimentazione. Vengono utilizzati per rilevare condizioni di sovracorrente e correnti di guasto, che attivano relè di protezione per isolare le parti difettose del sistema.

Misurazione e fatturazione: nelle applicazioni di misurazione dell'elettricità, i TA vengono utilizzati per misurare il consumo di corrente in ambienti residenziali, commerciali e industriali. La corrente erogata secondaria viene utilizzata per calcolare il consumo energetico ai fini della fatturazione.

Trasformatori di strumenti: i TA, insieme ai trasformatori di tensione (TV), sono collettivamente indicati come trasformatori di strumenti. I TV svolgono una funzione simile per la misurazione e l'isolamento della tensione.