Cosa sono i trasformatori di strumenti?

I trasformatori di strumenti riducono o riducono proporzionalmente valori di tensione e corrente elevati in modo da poterli utilizzare in sicurezza su strumenti e componenti sensibili. Questi strumenti e componenti includono amperometri, voltmetri e relè di protezione da sovracorrente. I trasformatori di strumenti rientrano in due categorie distinte: trasformatori di potenziale e di corrente. Un potenziale trasformatore (PT) viene utilizzato per fornire una bassa tensione ai voltmetri e un trasformatore di corrente (CT) fornisce valori di corrente gestibili per amperometri e relè di sovracorrente. I terminali possono essere collocati in corrispondenza dell'alimentazione ad alta tensione nei pannelli di avviamento locali o in remoto nei pannelli di controllo dello strumento mentre i CT sono generalmente posizionati.

Gli impianti di alimentazione ad alta tensione possono portare tensioni fino a 30.000 volt con tensioni di distribuzione comuni superiori a 13.000 volt. Le apparecchiature trifase come i motori elettrici negli impianti industriali funzionano normalmente a 380 o 500 volt e spesso assorbono diverse centinaia di ampere durante il funzionamento. Il voltmetro medio ha una tensione nominale massima da 110 a 150 volt e non potrebbe mai misurare direttamente queste tensioni. Per consentire l'uso di questi componenti, i trasformatori di strumenti di precisione riducono proporzionalmente le alte tensioni e correnti a valori sicuri. I trasformatori di strumenti consentono inoltre l'installazione di tutta la strumentazione necessaria nelle sale di controllo e nelle strutture di monitoraggio con solo cavi a bassa tensione presenti.

I trasformatori di installazione rientrano in una di due categorie separate. Il primo è il potenziale trasformatore che fornisce tensioni di basso valore ai voltmetri. Il PT è in genere dotato di quattro terminali; due per l'alta tensione in ingresso e due per la tensione ridotta dello strumento. I cavi di ingresso o primario del terminale sono collegati in parallelo attraverso l'alta tensione. Ciò significa che può essere posizionato in remoto nelle sale di controllo, sebbene spesso possa essere montato in pannelli di avviamento ad alta tensione dove è richiesta l'indicazione della tensione locale.

Il secondo tipo è il trasformatore di corrente. Questa variante del trasformatore di strumenti misura la corrente e viene utilizzata per pilotare amperometri e relè di protezione da sovracorrente. Il tipico CT si differenzia dal suo fratello dipendente dalla tensione in quanto è collegato in serie con l'alimentazione e in genere utilizza un'alimentazione primaria indotta e non una connessione diretta. Per raggiungere questo obiettivo, viene prodotto un CT con un foro al centro attraverso il quale passa un cavo ad alta tensione. La corrente che passa attraverso il cavo induce un campo elettromagnetico nell'avvolgimento primario del CT che viene poi abbassato dal suo avvolgimento secondario e alimentato agli strumenti attraverso i due terminali di uscita del CT.

I trasformatori di strumenti sono disponibili in un'ampia gamma di design e classificazioni e possono essere personalizzati per soddisfare tutte le esigenze degli utenti. I comuni PT e CT sono componenti abbastanza piccoli, che raramente misurano più di un paio di pollici quadrati. Grandi trasformatori di strumenti a bagno d'olio sono, tuttavia, comunemente utilizzati per facilitare la misurazione a bassa tensione nelle applicazioni di rete di distribuzione primaria.