Das Funktionsprinzip eines Stromwandlers (CT) beruht hauptsächlich auf den Gesetzen der elektromagnetischen Induktion. Das grundlegende Konzept besteht darin, dass der primärseitige Strom einen magnetischen Fluss innerhalb des Eisenkerns erzeugt, der wiederum auf der Sekundärseite einen Strom induziert, der proportional zum Primärstrom ist. Dieser Prozess kann anhand mehrerer wichtiger Punkte verstanden werden:
Erzeugung des magnetischen Flusses durch Primärstrom
Die Primärseite eines Stromwandlers besteht typischerweise aus einem einzelnen Leiter oder einer Wicklung mit wenigen Windungen; Wenn Strom durch ihn fließt, erzeugt er einen magnetischen Wechselfluss im Eisenkern. Der Eisenkern dient als Magnetkreis, der den Magnetfluss zur Sekundärwicklung leitet und für eine effektive Kopplung der Magnetfeldenergie sorgt.
Induktion von Sekundärstrom
Die Sekundärwicklung besteht typischerweise aus einer größeren Anzahl von Windungen. Wenn sich der magnetische Fluss im Eisenkern ändert, wird in der Sekundärwicklung gemäß dem Faradayschen Gesetz der elektromagnetischen Induktion eine induzierte Spannung erzeugt. Dieser sekundärseitige-Strom fließt dann durch eine angeschlossene Last-normalerweise ein Amperemeter, ein Relais oder ein Schutzgerät- und seine Größe ist proportional zum Primärstrom, wobei das spezifische Verhältnis durch das Windungsverhältnis des Transformators bestimmt wird.
Zusammenhang zwischen Last und magnetischem Fluss
Unter idealen Bedingungen ist der Sekundärstrom ausreichend groß, um dem magnetischen Fluss innerhalb des Eisenkerns effektiv entgegenzuwirken, wodurch sichergestellt wird, dass der sekundärseitige Strom den Primärstrom genau im vorgesehenen Verhältnis widerspiegelt. Aus diesem Grund muss die Sekundärwicklung immer an eine geschlossene Last angeschlossen werden; Wenn der Stromkreis offen bleibt, erzeugt er gefährlich hohe Spannungen und stellt eine Gefahr für Geräte und Personal dar.
Im Wesentlichen nutzt ein Stromwandler das vom primärseitigen Strom im Eisenkern erzeugte Magnetfeld, um eine verkleinerte Version dieses Stroms auf der Sekundärseite zu „reproduzieren“ und erfüllt so gleichzeitig die Funktionen der elektrischen Isolierung, Messung und des Schutzes.