Для измерения электрических величин в сетях высокого напряжения обычно применяются измерительные трансформаторы тока и напряжения, которые позволяют для измерения этих величин пользоваться приборами низкого напряжения.
Измерительный трансформатор напряжения по всей конструкции принципиально ничем не отличается от обыкновенного силового трансформатора, только его мощность очень невелика (100 - 1000 ВА).
Измерительный трансформатор тока имеет в первичной обмотке ток главной цепи (измеряемый ток).
В отличие от трансформатора напряжения, трансформатор тока состоит только из одного или нескольких витков в качестве первичной обмотки. Эта первичная обмотка может быть с одним плоским витком и или катушкой из высокопрочной проволоки, намотанной вокруг сердечника, или просто проводником или шиной, помещенными в центральное отверстие.
В отличие от обычного трансформатора для трансформатора тока заданным является не первичное напряжение, а первичный ток, и вторичный ток (текущий в измерительные приборы) должен быть пропорционален первичному току.
Такая пропорциональность возможна, когда сопротивление вторичной обмотки невелико и железо трансформатора не насыщено. Поэтому трансформатор тока работает в условиях, близких к работе трансформатора при коротком замыкании, и его мощность еще меньше, чем трансформатора напряжения — порядка нескольких десятков вольтампер.
Трансформаторы тока могут снижать уровни тока с тысяч ампер до стандартного выходного сигнала с известным соотношением 5 А или 1 А. Таким образом, с трансформаторами тока можно использовать небольшие и точные инструменты и устройства управления, поскольку они изолированы от любых линий высокого напряжения.
Большинство трансформаторов тока имеют стандартный номинал вторичной обмотки 5 А, причем первичный и вторичный токи выражаются как отношение 100/5. Это означает, что первичный ток в 20 раз превышает вторичный ток, поэтому, когда в первичном проводе протекает 100А, во вторичной обмотке будет вырабатываться 5А. Трансформатор тока, например, 500/5, будет производить 5 А во вторичной обмотке и 500 А в первичном проводе, в 100 раз больше.
Трансформатор тока никогда не должен оставаться работать без нагрузки, когда через него протекает основной первичный ток, точно так же, как трансформатор напряжения никогда не должен работать при коротком замыкании.
Схема включения измерительного трансформатора напряжения:
Схема включения измерительного трансформатора тока:
На высокие напряжения измерительные трансформаторы (в особенности напряжения) с целью экономии изоляции часто делаются по каскадной схеме.
Подробнее смотрите здесь:
Основные виды конструкций трансформаторов
Подключение амперметра и вольтметра в сети постоянного и переменного тока
Измерительные трансформаторы тока используются в токоизмерительных клещах. Они открываются и закрываются вокруг проводника и измеряют протекающий через него ток, определяя магнитное поле вокруг него, обеспечивая быстрое измерение, обычно на цифровом дисплее, без отключения или размыкания цепи.
Как работают датчики и токовые клещи для измерения постоянного и переменного тока