Коефіцієнт трансформації струму (КТ) є одним із найважливіших параметрів у системах електричного вимірювання та захисту. Він визначає пропорційне співвідношення між первинним струмом, що протікає в основному колі живлення, і вторинним струмом, що подається на вимірювальні прилади або захисні реле. Відповідно до Міжнародної електротехнічної комісії (IEC), номінальний коефіцієнт трансформації трансформатора струму формально визначається як «відношення номінального первинного струму до номінального вторинного струму трансформатора струму». Це, здавалося б, просте визначення лежить в основі широкого діапазону інженерних рішень, від вибору інструментів до схем захисту розмірів.
З практичної точки зору коефіцієнт трансформації струму вказує, скільки ампер у первинному ланцюзі відповідає кожному амперу у вторинній обмотці. Наприклад, КТ із співвідношенням 300:5 означає, що коли через первинний провідник протікає 300 ампер, у вторинному ланцюзі виробляється 5 ампер. Співвідношення зазвичай виражається нескороченим дробом на паспортній табличці, наприклад 200:5 або 600:1. Співвідношення також можна розрахувати шляхом ділення первинного струму на вторинний струм: відношення ТТ=Первинний струм ÷ Вторинний струм. Використовуючи попередній приклад, трансформатор струму 400:5 виробляє 5 ампер у вторинній ланцюзі, коли 400 ампер протікає через первинну.
Фізична основа коефіцієнта КТ лежить в коефіцієнті витків обмоток трансформатора. Відношення числа витків у вторинній обмотці до числа витків в первинній обмотці визначає трансформацію струму. Математично цю залежність можна виразити як Ip / Is=Ns / Np, де Ip — сила струму первинної обмотки, Is — сила струму вторинної обмотки, Ns — кількість витків вторинної обмотки, а Np — кількість витків первинної обмотки. Наприклад, трансформатор струму 300:5 з одним первинним витком має 60 вторинних витків. Це означає, що вторинна обмотка має в шістдесят разів більше витків, ніж ефективна первинна обмотка, що дозволяє зменшити струм.
Стандартні коефіцієнти CT широко використовуються в промисловості для забезпечення сумісності з вимірювальним і захисним обладнанням. Загальні коефіцієнти включають 100:5, 200:5, 300:5, 400:5, 600:5 і 1000:5, зі стандартизованими вторинними струмами 5 А або 1 А. Значення первинного номінального струму стандартизовані IEC, типові значення включають 10, 12,5, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60 і 75 А разом з їх десятковими кратними та дольними. Ці стандартизовані значення гарантують, що ТТ від різних виробників можуть бути взаємозамінними в сумісних системах.
Коефіцієнт КТ можна змінити кількома способами. Одним із поширених методів є кілька разів протягнути первинний провідник через отвір трансформатора струму. Наприклад, КТ з номінальним струмом 400:5 А можна змінити на 100:5 А, пропустивши первинний провідник через КТ чотири рази. Ця методика особливо корисна, коли потрібно виміряти нижчий первинний струм за допомогою трансформатора струму з вищим номіналом. Співвідношення також можна регулювати, змінюючи кількість вторинних витків, хоча це рідше робиться в польових застосуваннях.
Вибір відповідного коефіцієнта КТ має вирішальне значення для точності та безпеки системи. Якщо коефіцієнт занадто високий, виміряний струм може бути занадто малим, щоб забезпечити точні показання за нормальних робочих умов. І навпаки, якщо коефіцієнт занадто низький, трансформатор може бути підданий впливу вищих рівнів струму, ніж передбачено, що збільшує ризик насичення та помилки вимірювання. Для промислових і комерційних енергосистем точний вибір співвідношення гарантує, що системи вимірювання та реле захисту отримують надійні сигнали струму, що є важливим для підтримки надійності та безпеки системи.
Таким чином, коефіцієнт трансформації струму є наріжним каменем вимірювання струму в енергосистемах. Він визначає співвідношення між первинними та вторинними струмами, забезпечує безпечне й точне вимірювання великих струмів і забезпечує основу для вимірювання, захисту та функцій керування в електричній мережі.