I trasformatori di strumenti riducono o riducono proporzionalmente grandi valori di tensione e corrente in modo che possano essere utilizzati in sicurezza su strumenti e componenti sensibili. Questi strumenti e componenti includono amperometri, voltmetri e relè di protezione da sovracorrente. I trasformatori di strumento si dividono in due categorie distinte: trasformatori di potenziale e di corrente. Un trasformatore di potenziale (PT) viene utilizzato per fornire una bassa tensione ai voltmetri e un trasformatore di corrente (CT) fornisce valvole di corrente gestibili per amperometri e relè di sovracorrente. I TP possono essere ubicati con l’alimentazione ad alta tensione nei quadri di avviamento locali o in remoto nei quadri di controllo degli strumenti mentre i TC sono generalmente ubicati.
Gli impianti di alimentazione ad alta tensione possono trasportare 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 comunemente 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’utilizzo di questi componenti, i trasformatori per strumenti di precisione riducono proporzionalmente le alte tensioni e le correnti a valori di sicurezza. I trasformatori di strumenti consentono inoltre l’installazione di tutta la strumentazione necessaria nelle sale di controllo e nelle strutture di monitoraggio con solo il cablaggio a bassa tensione presente.
I trasformatori da installazione rientrano in una delle due categorie separate. Il primo è il trasformatore di potenziale che fornisce tensioni di basso valore ai voltmetri. Il PT è tipicamente dotato di quattro terminali; due per l’alta tensione in ingresso e due per la tensione ridotta dello strumento. I cavi in ingresso o primari del terminale sono collegati in parallelo attraverso l’alimentazione ad 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 strumento misura la corrente e viene utilizzata per pilotare amperometri e relè di protezione da sovracorrente. Il tipico TA differisce dal fratello dipendente dalla tensione in quanto è collegato in serie con l’alimentazione e utilizza tipicamente un’alimentazione primaria indotta e non una connessione diretta. Per ottenere ciò, viene prodotto un TA con un foro al centro attraverso il quale scorre un cavo ad alta tensione. La corrente che attraversa il cavo induce un campo elettromagnetico nell’avvolgimento primario del TA che viene poi ridotto dal suo avvolgimento secondario e alimentato agli strumenti tramite i due terminali di uscita del TA.
I trasformatori di strumento sono disponibili in un’ampia gamma di design e valutazioni e possono essere costruiti su misura per soddisfare tutte le esigenze dell’utente. I comuni PT e CT sono componenti abbastanza piccoli, che raramente misurano più di un paio di pollici quadrati. Tuttavia, i grandi trasformatori per strumenti a bagno d’olio sono comunemente usati per facilitare la misurazione della bassa tensione nelle applicazioni della rete di distribuzione primaria.