Il principio di funzionamento di un trasformatore di corrente (CT) si basa principalmente sulle leggi dell'induzione elettromagnetica. Il concetto fondamentale prevede che la corrente sul lato primario- generi un flusso magnetico all'interno del nucleo di ferro, che a sua volta induce una corrente sul lato secondario proporzionale alla corrente primaria. Questo processo può essere compreso attraverso diversi punti chiave:
Generazione del flusso magnetico mediante corrente primaria
Il lato primario di un trasformatore di corrente è tipicamente costituito da un unico conduttore o da un avvolgimento con un numero ridotto di spire; quando la corrente lo attraversa, genera un flusso magnetico alternato all'interno del nucleo di ferro. Il nucleo di ferro funge da circuito magnetico, guidando il flusso magnetico verso l'avvolgimento secondario e garantendo l'accoppiamento efficace dell'energia del campo magnetico.
Induzione di corrente secondaria
L'avvolgimento secondario è tipicamente costituito da un numero maggiore di spire. Quando il flusso magnetico all'interno del nucleo di ferro cambia, nell'avvolgimento secondario viene generata una tensione indotta secondo la legge di Faraday sull'induzione elettromagnetica. Questa corrente sul lato secondario- scorre quindi attraverso un carico collegato-tipicamente un amperometro, relè o dispositivo di protezione-e la sua grandezza è proporzionale alla corrente primaria, con il rapporto specifico determinato dal rapporto spire del trasformatore.
Relazione tra carico e flusso magnetico
In condizioni ideali, la corrente secondaria ha un'intensità sufficiente per contrastare efficacemente il flusso magnetico all'interno del nucleo di ferro, garantendo così che la corrente sul lato secondario- rifletta rigorosamente la corrente primaria in base al rapporto progettato. Anche per questo motivo l'avvolgimento secondario deve essere sempre collegato ad un carico chiuso; se lasciato aperto-nel circuito, genererebbe tensioni pericolosamente elevate, mettendo a rischio sia le apparecchiature che il personale.
In sostanza, un trasformatore di corrente utilizza il campo magnetico generato dalla corrente del lato primario-all'interno del nucleo di ferro per "replicare" una versione ridotta-di quella corrente sul lato secondario, soddisfacendo così contemporaneamente le funzioni di isolamento elettrico, misurazione e protezione.
