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전류 변압기는 전력 시스템에서 전류 신호를 정확하게 측정하는 데 사용되는 기본 구성 요소입니다. 스플릿 코어 전류 변압기는 회로를 분리할 필요 없이 도체 주위에서 코어를 쉽게 열고 닫을 수 있는 설계를 특징으로 하는 주목할 만한 변형입니다. 이 글은 스플릿 코어 전류 변압기에 대한 포괄적인 이해를 제공하고, 작동 원리, 설계 고려 사항, 장단점 비교, 그리고 적용 분야를 명확하게 설명하는 것을 목표로 합니다.
전류 변압기(CT)는 1차 전류에 의해 변압기 코어에 자기 플럭스가 생성되는 전자기 유도 원리에 따라 작동합니다. 이 자기 플럭스는 2차 권선에 비례하는 전류를 유도하여 1차 전류를 안전하게 측정할 수 있게 합니다. 코어는 일반적으로 실리콘 강철이나 페라이트와 같은 높은 투자율의 재료로 만들어져 자기 플럭스를 효율적으로 전달하며, 2차 권선은 전류 측정을 위해 전력 분석기에 연결됩니다. 측정 정확도는 코어 재료, 권선비, 그리고 전력 분석기에 따라 달라집니다.

솔리드 코어 전류 변압기(CT)의 주요 제약 조건은 설치 시 1차 도체를 분리하여 CT 코어를 통과시켜야 한다는 점입니다. 이는 노동 집약적이고 시간이 많이 소요되며, 종종 전력 시스템 전체를 완전히 정지시켜야 하므로 연속 운전이나 중요한 운영 환경에서는 실용적이지 않습니다. 또한, 솔리드 형태의 CT를 설치할 충분한 공간이 필요하여 협소한 환경에서는 설치가 어렵습니다.
높은 정확도와 신뢰성을 가지지만, 이러한 제약으로 인해 특정 상황에서는 솔리드 코어 CT 사용이 제한됩니다. 예를 들어, 전기차(EV) 테스트 시설에서는 차량 성능과 안전 평가를 위해 연속 운전이 중요한데, 솔리드 코어 CT 설치를 위해 1차 도체를 분리해야 하면 상당한 다운타임이 발생할 수 있습니다. 이로 인해 테스트 일정이 지연되고 제품 개발 일정에도 영향을 미칩니다. 게다가 EV는 복잡한 전기 시스템과 제한된 접근점을 가지므로, 솔리드 코어 CT의 단단한 구조 때문에 적합한 설치 위치를 찾기 어렵고, 경우에 따라 차량 배선을 수정해야 할 수도 있습니다.
스플릿 코어 전류 변압기(CT)는 회로를 차단하지 않고 도체 주위에서 코어를 열고 닫을 수 있는 독특한 설계를 가지고 있습니다. 이 힌지형 코어 메커니즘은 설치와 제거가 용이하며, 기존 시스템 개조(retrofit)나 임시 설치에 이상적입니다. 힌지 구조 때문에 코어에 공극이 생기지만, 적절한 정렬과 견고한 클램프를 사용하면 공극을 최소화하여 자기 경로와 정확도에 미치는 영향을 줄일 수 있습니다. 고품질 스플릿 코어 CT는 이러한 문제를 해결하기 위해 정밀 클램프와 래칭 메커니즘을 갖추고 있습니다.
코어가 닫히면, 스플릿 코어 CT는 솔리드 코어 CT와 유사하게 작동합니다. 1차 전류가 코어에 자기 플럭스를 유도하고, 이 자기 플럭스가 2차 권선에 비례 전류를 유도하여 측정 또는 모니터링이 가능합니다. 2차 권선은 전력 분석기에 연결되며, 정확도를 유지하려면 분석기가 올바르게 연결되고 용도에 맞는 정격을 갖추어야 합니다. 스플릿 코어 CT는 공극 때문에 솔리드 코어 CT보다 정확도가 약간 낮을 수 있지만, 정기적인 보정과 유지보수를 통해 신뢰할 수 있는 성능을 유지할 수 있습니다.

그림 2. 작동 중인 스플릿 코어 CT(특성 공극 포함)
교류 전류와 자기장 간의 상호작용 때문에 전류 변압기(CT)는 교류 신호만 측정할 수 있습니다. 이를 보완하기 위해 전류 변환기(Current Transducer)라는 장치는 DC 신호 측정을 가능하게 하는 플럭스게이트 센서를 포함할 수 있습니다. 전류 변환기는 CT와 달리, 단순히 전류를 낮추는 대신 1차 전류에 대응하는 전압, 전류, 주파수 또는 디지털 신호를 출력할 수 있습니다.
플럭스게이트 센서(변압기와 통합하여 변환기를 구성 가능)는 자기 코어와 권선으로 구성됩니다. 이 센서는 외부에서 주기적인 사각파 신호로 구동되어 자기 코어를 B-H 곡선을 따라 포화 상태로 들어가고 나가며, 정상 조건에서는 대칭적인 전류 파형을 생성합니다. 1차 전류와 같은 외부 자기장이 존재하면 코어 내 플럭스 밀도가 변화하여 포화에 도달하는 시간이 달라지고, 전류 파형이 비대칭이 됩니다. 이 비대칭은 듀티 사이클 변화 분석이나 고조파 분석을 통해 측정할 수 있으며, 1차 DC 전류에 비례하는 선형 출력이 생성됩니다.
이 센서는 CT의 공극에 설치할 수도 있고, CT 내부에 2차 자기 코어로 내장하여 제작할 수도 있습니다. 이러한 유연성 덕분에 다양한 응용이 가능하며, 플럭스게이트 센서를 장착한 전류 변환기는 여러 전력 시스템에서 정확한 전류 측정을 위한 다목적 솔루션이 됩니다.

| 장점 | 단점 |
|---|---|
| 쉬운 설정 분할 코어 설계는 회로를 분리할 필요 없이 기존 도체 주변에 빠르고 쉽게 설치할 수 있어, 가동 중단 시간과 설치 비용을 줄여줍니다. | 낮은 정확도 분할 코어 CT는 공극 가능성과 클램핑 압력의 변동으로 인해, 고정 코어 CT에 비해 약간 낮은 정확도를 보일 수 있습니다. |
| 다용도성 분할 코어 CT는 다용도로 사용될 수 있으며, 기존 전기 시스템의 개조, 휴대용 계측 장치, 임시 모니터링 솔루션 등 다양한 응용 분야에 활용될 수 있습니다. | 제한된 주파수 응답 분할 코어 CT는 일부 다른 CT 설계에 비해 제한된 주파수 응답을 가질 수 있으며, 이는 고주파 전류가 흐르는 응용 분야에서 적합성에 영향을 줄 수 있습니다. |
| 최소한의 방해 분할 코어 CT는 회로를 중단하지 않고 설치할 수 있으므로, 가동 중단이 불가능하거나 비실용적인 상황. 예를 들어, 전원이 켜진 전기 패널이나 장비에서 이상적인 응용 장치입니다. | |
| 넓은 레인지 분할 코어 CT는 다양한 도체 크기와 전류 정격을 수용할 수 있도록 폭넓은 크기로 제공되며, 이를 통해 다양한 산업 분야에서 여러 응용 분야에 적합합니다.tries. |
표 1. 분할 코어 전류 CT의 장점과 단점
응용 분야의 정밀도 요구 사항에 따라, CT가 필요한 정확도를 제공하는가?
CT가 예상 전류 범위 전반에서 선형성을 유지하여 일관된 측정을 제공할 수 있는가?
1차 전류 정격이 회로의 최대 전류와 일치하거나 이를 초과하는가?
주파수 응답이 응용 분야에 적합한가, 특히 고조파나 고주파 성분을 다룰 때?
CT의 개구부가 1차 도체를 수용할 만큼 충분히 큰가?
고정 코어 CT를 사용하여 선을 분리하여 통과시키거나, 분할 코어 CT를 사용하여 이미 구성된 시스템에 클램프할 수 있는가?
설치 가능한 공간은 충분하며, 안전하고 적절하게 장착할 수 있는 옵션은 무엇인가?
2차 출력이 연결된 측정 장치나 보호 계전기의 요구 사항과 일치하는가?
정확도를 유지하기 위해, 사용 중인 전력 분석기의 정밀도가 CT와 일치하는가?
더 높은 정확도와 추가 기능이 장기적인 이점을 제공할 수 있지만, 초기 비용 증가가 요구 사항과 균형을 이루는가?
특히 대형 프로젝트나 중요한 설치의 경우, CT의 가용성과 리드 타임은 어느 정도인가?


분할 코어 전류 변압기는 회로를 중단하지 않고도 쉽게 설치 및 개조할 수 있는 독특한 설계를 통해 전류 측정 응용 분야에 편리하고 다용도적인 솔루션을 제공합니다. 다른 CT 기술과 비교할 때 일부 제한 사항이 있을 수 있지만, 분할 코어 CT는 전력 모니터링, 건물 자동화, 재생 에너지, 장비 모니터링 등 다양한 산업 분야에서 널리 사용됩니다. 분할 코어 CT의 동작 원리, 설계 고려 사항, 장점, 단점 및 응용 분야를 이해하는 것은 전기공학 및 전력 시스템에 종사하는 엔지니어와 전문가에게 필수적입니다.
Current transformers are fundamental components in power systems used for measuring current signals accurately. Split core current transformers are a notable variant that feature a design where the core is easily opened and closed around a conductor without the need for disconnecting the circuit. This article aims to provide a comprehensive understanding of split core current transformers and clearly explain their principles of operation, design considerations, comparative advantages and disadvantages, and applications.
Current transformers (CTs) work on the principle of electromagnetic induction which involves the generation of a magnetic flux in the transformer’s core by a primary current. This magnetic flux then induces a proportional current in the secondary winding which enables safe measurement of the primary current. The core, typically made of high-permeability materials like silicon steel or ferrite, channels the magnetic flux efficiently, and the secondary winding connects to a power analyzer to measure current. The accuracy of a measurement depends on the core material, turns ratio, and the power analyzer.
Figure 2. Illustration of a solid core CT in operation
The primary constraint of a solid core CT is that its installation requires disconnecting the primary conductor to thread it through the CT’s core. Labor-intensive and time-consuming, this often requires a complete shutdown of the electrical system, which is impractical for continuous and/or critical operations. Additionally, the installation space demands ample room to accommodate the CT’s solid form, which is a challenge in tight environments. Despite their high accuracy and reliability, these constraints limit the use of solid core CTs in certain scenarios. For example, in electric vehicle testing facilities (where continuous operation is crucial for evaluating vehicle performance and safety), the need to disconnect primary conductors to install solid core CTs can lead to significant downtime. This interruption in testing processes disrupts research schedules and delays product development timelines. And because EVs often have complex electrical systems with limited access points, the rigid structure of solid core CTs makes finding suitable installation locations difficult and may necessitate modifications to the vehicle's wiring.
Split core CTs incorporate a unique design that allows the core to be opened and closed around a conductor without interrupting the circuit. This hinged-core mechanism facilitates easy installation and removal and makes them ideal for retrofit applications and temporary setups. Due to the hinged mechanism, air gaps are introduced into the core. However, proper alignment and secure clamping minimize these air gaps, reducing disruptions to the magnetic path and their impact on accuracy. High-quality split core CTs feature precision clamps and latching mechanisms that address these issues.
Once the core is closed, the split core CT operates similarly to a solid core CT; the primary current induces a magnetic flux in the core, which in turn induces a proportional current in the secondary winding for measurement or monitoring. The secondary winding then connects to a power analyzer. Be sure the analyzer is properly connected and has the appropriate rating for the application, as these are essential for maintaining accuracy. Although air gaps with split core CTs can result in slightly lower accuracy compared to solid core CTs, regular calibration and maintenance helps ensure reliable performance.

Figure 2. Illustration of a split core CT (with characteristic air gaps) in operation
The interaction between an alternating current and a magnetic field limits CTs to only capturing AC signals. To accommodate this, another current sensing product called a current transducer may incorporate fluxgate sensors that enable DC signal capture. Current transducers differ from CTs in that they can output voltage, current, frequency, or digital signals that correspond to the primary current instead of solely stepping the signal down.
Fluxgate sensors (which can integrate with a transformer to become a transducer) are composed of a magnetic core and a wound coil. These sensors are driven by an external periodic square wave signal that alternates the magnetic core through its B-H curve and causes it to enter and exit saturation and results in a symmetric current waveform under normal conditions. When an external magnetic field (like the primary current passing through the CT's aperture) is present, the flux density within the core changes. This alters the time required to reach saturation and causes the current waveform to become asymmetric. The asymmetry in the waveform can be measured by analyzing changes in the duty cycle or through harmonic analysis, which produces a linear output that corresponds to the primary DC current.
The sensors can be installed in a CT's air gap or constructed using a secondary magnetic core embedded inside the CT itself. This flexibility allows for a wide range of applications and makes fluxgate sensor-equipped current transducers a versatile choice for accurate current measurement in various electrical systems.
Figure 3. Fluxgate sensor
| Advantages | Disadvantages |
|---|---|
| Ease of Installation The split core design allows for quick and easy installation around existing conductors without the need for disconnecting the circuit, reducing downtime and installation costs. | Lower Accuracy Split core CTs may exhibit slightly lower accuracy compared to solid core CTs due to potential air gaps and variations in clamping pressure. |
| Versatility Split core CTs are versatile and can be used in a variety of applications, including retrofitting in existing electrical systems, portable instrumentation, and temporary monitoring solutions. | Limited Frequency Response Split core CTs may have a limited frequency response compared to some other CT designs, which could affect their suitability for applications with high-frequency currents. |
| Minimal Disruption Since split core CTs can be installed without interrupting the circuit, they are ideal for applications where shutdowns are not feasible or practical, such as in live electrical panels or equipment. | |
| Wide Range of Sizes Split core CTs are available in a wide range of sizes to accommodate different conductor sizes and current ratings, making them suitable for various applications across different industries. |
Table 1. Advantages and disadvantages of split current CTs
Table 2. Example applications using split current CTs
Table 3. Comparison of different types of CTs
Split core current transformers offer a convenient and versatile solution for current measurement applications, with their unique design allowing for easy installation and retrofitting without interrupting the circuit. While they may have some limitations compared to other CT technologies, split core CTs are widely used across various industries for power monitoring, building automation, renewable energy, and equipment monitoring applications. Understanding the principles of operation, design considerations, advantages, disadvantages, and applications of split core CTs is essential for engineers and professionals involved in electrical engineering and power systems.
Industry leading high precision, high current AC/DC split core measurement. Compatible with power analyzers and waveform measurement instruments.
Accessories
for digital power analyzers include various voltage and current transformers, clamp-on current probes, and a selection of test leads.