Το ρεύμα διέγερσης ενός μετασχηματιστή ρεύματος είναι το ρεύμα που απαιτείται για τη δημιουργία και τη διατήρηση της μαγνητικής ροής στον πυρήνα CT. Είναι ένα μικρό αλλά εξαιρετικά σημαντικό στοιχείο της λειτουργίας του CT, καθώς επηρεάζει άμεσα την ακρίβεια του μετασχηματισμού ρεύματος. Σύμφωνα με τη Διεθνή Ηλεκτροτεχνική Επιτροπή (IEC), το ρεύμα διέγερσης ορίζεται ως "η τιμή rms του ρεύματος που λαμβάνεται από τη δευτερεύουσα περιέλιξη ενός μετασχηματιστή ρεύματος, όταν εφαρμόζεται ημιτονοειδής τάση ονομαστικής συχνότητας στους δευτερεύοντες ακροδέκτες, ενώ το πρωτεύον και οποιεσδήποτε άλλες περιελίξεις είναι ανοιχτές-κυκλοφορημένες".
Στο ισοδύναμο κύκλωμα CT, το ρεύμα διέγερσης ρέει μέσω του κλάδου μαγνήτισης, ο οποίος αντιπροσωπεύει τις μαγνητικές ιδιότητες του πυρήνα. Το πρωτεύον ρεύμα θεωρείται ότι μετασχηματίζεται τέλεια στη δευτερεύουσα πλευρά, αλλά ένα μέρος αυτού του ρεύματος εκτρέπεται μέσω του κλάδου διέγερσης. Το υπόλοιπο είναι το πραγματικό δευτερεύον ρεύμα που διαρρέει το εξωτερικό φορτίο. Το ρεύμα διέγερσης είναι συνάρτηση της δευτερεύουσας τάσης διέγερσης (Es) και της δευτερεύουσας σύνθετης αντίστασης διέγερσης (Ze) και αντιπροσωπεύει τις στροφές του αμπέρ-που απαιτούνται για να μαγνητιστεί ο πυρήνας.
Το ρεύμα διέγερσης μπορεί να αποσυντεθεί σε δύο συστατικά: το ρεύμα μαγνήτισης και το στοιχείο απώλειας. Το ρεύμα μαγνήτισης (Im) είναι το συστατικό που παράγει τη μαγνητική ροή στον πυρήνα. Η συνιστώσα απώλειας (Ia) αντιπροσωπεύει τις απώλειες ενεργού ισχύος στον πυρήνα λόγω των δινορευμάτων και της υστέρησης. Το συνολικό ρεύμα διέγερσης είναι το άθροισμα των φάσεων αυτών των δύο συνιστωσών: Π.χ.=Im + Ia. Το ρεύμα μαγνήτισης είναι συνήθως πολύ μεγαλύτερο από το στοιχείο απώλειας, ιδιαίτερα σε υλικά πυρήνα υψηλής ποιότητας με χαμηλές απώλειες.
Το μέγεθος του ρεύματος διέγερσης εξαρτάται από διάφορους παράγοντες. Οι ιδιότητες του βασικού υλικού-συμπεριλαμβανομένης της διαπερατότητας, της πυκνότητας ροής κορεσμού και των απωλειών-διαδραματίζουν πρωταρχικό ρόλο. Υλικά υψηλότερης διαπερατότητας απαιτούν λιγότερο ρεύμα μαγνήτισης για να παράγουν μια δεδομένη ροή. Οι διαστάσεις του πυρήνα και ο αριθμός των δευτερευουσών στροφών επηρεάζουν επίσης το ρεύμα διέγερσης: ένας μεγαλύτερος πυρήνας και περισσότερες στροφές γενικά έχουν ως αποτέλεσμα χαμηλότερο ρεύμα διέγερσης για μια δεδομένη τάση. Η τάση διέγερσης, η οποία καθορίζεται από το φορτίο και το δευτερεύον ρεύμα, είναι ένας άλλος κρίσιμος παράγοντας.
Το ρεύμα διέγερσης είναι η κύρια πηγή σφάλματος σε έναν μετασχηματιστή ρεύματος. Επειδή το ρεύμα διέγερσης αφαιρεί από το ρεύμα που διαφορετικά θα ήταν διαθέσιμο για το δευτερεύον κύκλωμα, συμβάλλει άμεσα στο σφάλμα αναλογίας του CT. Η σχέση μεταξύ ρεύματος διέγερσης και σφάλματος λόγου μπορεί να γίνει κατανοητή λαμβάνοντας υπόψη ότι οι στροφές του πρωτεύοντος αμπέρ-πρέπει να ισούνται με το άθροισμα των στροφών του δευτερεύοντος αμπέρ-και των στροφών του αμπέρ διέγερσης-. Όταν το ρεύμα διέγερσης αυξάνεται-λόγω υψηλότερης επιβάρυνσης, υψηλότερης δευτερεύουσας τάσης ή κορεσμού του πυρήνα-το δευτερεύον ρεύμα μειώνεται και το σφάλμα αναλογίας αυξάνεται.
Το χαρακτηριστικό διέγερσης ενός CT παρουσιάζεται τυπικά ως καμπύλη που συσχετίζει την εφαρμοζόμενη δευτερεύουσα τάση με το ρεύμα διέγερσης. Αυτή η καμπύλη έχει δύο διακριτές περιοχές: μια γραμμική περιοχή σε χαμηλές τάσεις όπου ο πυρήνας δεν είναι κορεσμένος και μια κορεσμένη περιοχή σε υψηλές τάσεις όπου το ρεύμα διέγερσης αυξάνεται γρήγορα με μικρές αυξήσεις στην τάση. Η μετάβαση μεταξύ αυτών των περιοχών ονομάζεται σημείο του γόνατος. Κάτω από το σημείο του γόνατος, το ρεύμα διέγερσης είναι μικρό και η ακρίβεια CT είναι καλή. Πάνω από το σημείο του γόνατος, το ρεύμα διέγερσης αυξάνεται δραματικά και η ακρίβεια CT επιδεινώνεται γρήγορα.
Το ρεύμα διέγερσης καθορίζει τη μέγιστη ακρίβεια που μπορεί να επιτευχθεί με ένα δεδομένο CT. Επειδή το ρεύμα διέγερσης είναι μια εγγενής ιδιότητα του μαγνητικού πυρήνα, θέτει ένα θεμελιώδες όριο στην απόδοση του CT. Ακόμη και κάτω από ιδανικές συνθήκες, το ρεύμα διέγερσης εισάγει ένα μικρό αλλά μη-σφάλμα μηδενικού λόγου και σφάλμα φάσης. Ο στόχος του σχεδιαστή CT είναι να ελαχιστοποιήσει το ρεύμα διέγερσης μέσω της προσεκτικής επιλογής του υλικού του πυρήνα, των διαστάσεων του πυρήνα και της διαμόρφωσης περιελίξεων.
Σε πρακτικές εφαρμογές, το ρεύμα διέγερσης μετράται κατά τη διάρκεια της δοκιμής CT για να επαληθευτεί η απόδοση του CT. Η δοκιμή διέγερσης περιλαμβάνει την εφαρμογή μεταβλητής τάσης στο δευτερεύον τύλιγμα με το πρωτεύον ανοιχτό-κυκλωμένο και τη μέτρηση του ρεύματος διέγερσης που προκύπτει. Η καμπύλη διέγερσης που λαμβάνεται από αυτή τη δοκιμή χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της τάσης του σημείου του γόνατος και για την αξιολόγηση της καταλληλότητας του CT για εφαρμογές προστασίας. Ένας CT με χαμηλότερο ρεύμα διέγερσης για μια δεδομένη τάση γενικά θεωρείται ότι είναι υψηλότερης ποιότητας.
Το ρεύμα διέγερσης έχει επίσης σημαντικές επιπτώσεις στην ασφάλεια. Εάν το δευτερεύον κύκλωμα ενός CT είναι κατά λάθος ανοιχτό-κυκλοφορεί ενώ ρέει πρωτεύον ρεύμα, το ρεύμα διέγερσης θα παράγει μια πολύ υψηλή τάση στους δευτερεύοντες ακροδέκτες. Αυτό μπορεί να θέσει σε κίνδυνο το προσωπικό και να καταστρέψει τον εξοπλισμό. Το δευτερεύον κύκλωμα ενός μετασχηματιστή ρεύματος δεν πρέπει ποτέ να αφήνεται ανοιχτό-και να κυκλώνεται όσο το πρωτεύον ρεύμα συνεχίζει να ρέει, καθώς το CT συμπεριφέρεται ως ένα τσοκ υψηλής κορεσμού, παράγοντας μια κορυφαία και σχετικά υψηλή τάση στη δευτερεύουσα έξοδο.
Συνοπτικά, το ρεύμα διέγερσης είναι ένα θεμελιώδες χαρακτηριστικό των μετασχηματιστών ρεύματος που καθορίζει άμεσα την ακρίβεια και την απόδοσή τους. Αντιπροσωπεύει το ρεύμα που απαιτείται για να μαγνητίσει τον πυρήνα και είναι η κύρια πηγή σφαλμάτων αναλογίας και φάσης. Η κατανόηση του ρεύματος διέγερσης-και της σχέσης του με το υλικό του πυρήνα, το φορτίο και την τάση λειτουργίας-είναι απαραίτητη για την επιλογή, τη δοκιμή και την εφαρμογή CT σε συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας.