通常概念中的變壓器由兩個磁性耦合線圈組成:一個初級線圈和一個次級線圈,其匝數(shù)比為1:N。如果初級線圈上的交流信號電壓為V,那么次級線圈上將產(chǎn)生信號電壓N×V。
當(dāng)變壓器用作電流互感器時,交流電流會通過初級線圈。對于傳說中的“理想變壓器”,短路次級電流與輸入電流成正比,與匝數(shù)比成反比。
如果次級線圈不是短路,而是連接到一個電阻 (假設(shè)該電阻不是太大) ,那么上述關(guān)系仍然成立。這就提供了一種測量次級線圈中的交流電流的方法,由此可以推導(dǎo)出初級線圈中的交流電流,并且允許我們利用一個隔離電流來測量交流電流。
電流互感器的設(shè)計通常并不重要,不過在極端情況下 (交流加直流測量、高壓、低損耗測量等) 仍需注意。對于電力線和音頻頻率,從垃圾箱找到的或Radio Shack生產(chǎn)的小型鐵芯變壓器稍加改裝,即在現(xiàn)有線圈周圍用電子線纏繞一個新的1:5初級線圈 (假設(shè)有足夠的空間來制作這樣一個線圈 ) ,一般便足以滿足需要。商用電流互感器通常由線繞環(huán)形芯組成,初級線圈為穿過圓環(huán)中心的導(dǎo)線。圓環(huán)有時是鉸鏈?zhǔn)?,可以打開以插入初級線圈。
次級電阻必須足夠小,以防止互感器芯發(fā)生飽和。電阻越低則互感器的可能工作頻率越低。如果將互感器輸出施加到帶有阻性反饋的運(yùn)算放大器的反相輸入端,該電阻將非常低,因而最低工作頻率也非常低。通常人們只需使用微型電流互感器,200Ω負(fù)載時額定工作頻率為10kHz,運(yùn)算放大器作為負(fù)載時則低至50/60Hz。
除了測量交流電流以外,電流互感器還可以檢測電流以實(shí)現(xiàn)控制目的。例如,采用一個電流互感器來檢測木工鋸中的電流以操作真空吸塵器。事實(shí)上,電流互感器已廣泛應(yīng)用于家用電源監(jiān)控器。