電流變壓器測量電流或?qū)⒛芰繌囊粋€電路傳輸?shù)搅硪粋€電路，所以其設(shè)計要不同于相應(yīng)電壓變壓器的計算。這種差異的原因在于，電流變壓器磁化的電流是負載電流本身；而電壓變壓器則不同，它磁化的電流“獨立”于負載電流，其數(shù)值是滿負載時總體電流的一小部分。

我們想讓電流源為負載(如白熾燈、電壓穩(wěn)壓器或穩(wěn)壓二極管)供應(yīng)電流IL，從而生成初級線圈電流Ip(圖1)。我們與電流源打交道，所以，若負載消耗電流，則負載電壓由負載本身設(shè)定。

為設(shè)計電流變壓器，我們需了解其磁核的形狀、大小和材料，以及擬采用的匝數(shù)。之所以選擇環(huán)型核是因其具有最低的損耗及在初級和次級繞組間供應(yīng)合適的磁通耦合(若匝數(shù)多得足以覆蓋磁核表面大部分的話)。

根據(jù)安培定律，電流Ip流過匝數(shù)為Np的繞組(圖2)時，根據(jù)磁力線長度IM將出現(xiàn)磁場，可由微分方程表示：

dIp×Np=H×dIM(1)

假定采用環(huán)形磁核，對整個磁力線長度求積分，則得出：

Ip×Np=H×IM(2)

其中，IM為磁力線的中線長度，對環(huán)形磁核來說：

IM=π×DMED=π×(DOUT+DINN)/2(3)

其中，DMED為中線直徑；DOUT為環(huán)形磁核的外直徑；DINN為環(huán)形磁核的內(nèi)直徑。

磁場H在密度為B的核內(nèi)出現(xiàn)磁通。磁通密度取決于核材料的相對滲透率μR；

其中，B=μR×μ0×H；μ0=4π10-7(H/米=真空滲透率)

Ip×Np=B/(μR×μO)×IM

所以，公式2可重寫為：Ip×Np=B/(μR×μO)×IM(4)為以最低損耗傳輸能量，磁核不應(yīng)在能量傳輸持續(xù)時，出現(xiàn)過多損耗。換句話說，它不能飽和。因此，核磁通密度B不應(yīng)超過飽和密度值BSAT。另外，出現(xiàn)BSAT的初級側(cè)電流Ip應(yīng)一直低于某一最大值IpMAX。所以，公式4可重寫為：

IpMAX×Np=BSAT/(μR×μO)×IM(5)

在我們的考慮中，我們與一個恒定電流打交道，該電流可認為是IpMAX。所以，我們既可以為Np(盡可能覆蓋核表面)指定一個值并計算出IM，然后再計算出核尺寸DMED；又可選擇一個核并導(dǎo)出合適的Np。與μR相同，BSAT也可在核數(shù)據(jù)手冊中查到。

我們不關(guān)心核的截面積。所以，我們可利用任何厚度的核，我們只關(guān)心核直徑。

在描述電流變壓器工作關(guān)系的公式：Ip×Np=IL×Ns中，有一個悖逆。

其中，Ns=次級繞組的匝數(shù)。Ip是固定的，所以，次級側(cè)的負載電流也是固定的：

IL=Ip×(Np/Ns)(6)

它意味著，若減少次級繞組的匝數(shù)，我們可得到更大的次級電流。也即，若我們必須以高一半電流等級的產(chǎn)品替換次級側(cè)的電珠(ElectricBulb)，我們應(yīng)從次級繞組中減去幾匝。

另外，若我們用該變壓器供應(yīng)某些電路原理圖(ElectronicSchematic)布置，我們應(yīng)了解其消耗的電流IL并在次級側(cè)繞上適當?shù)脑褦?shù)，它可由公式7得出。當發(fā)生過壓或次級感應(yīng)電壓高于允許值時，一個合理的穩(wěn)壓二極管應(yīng)能保護該原理圖免于過壓。

所以，在給定Np時，利用公式5，我們可容易地得到核大小，或確定在具有中線長度lM的給定核上將纏繞多少匝的初級繞組Np。例如，若電流源為負載出現(xiàn)1.2A的Ip，而我們必須點亮1.7A的白熾燈，則需為該安排重新設(shè)計一個新的變壓器。

Np=(BSAT/μR×μ0)×lM/IpMAX=0.28/(4π10-7×3000)×29.5×10-3/1.2=5.736turns

首先，我們應(yīng)得到一個適合該應(yīng)用的核。設(shè)其為一個36×23×8mm的環(huán)形核，其DMED=29.5mm。假定該核的相對滲透率是3，000，且BSAT=0.28T。我們了解，lM=π×DMED。所以從公式5，我們可容易地確定初級側(cè)可允許的匝數(shù)Np。因此，

Np=(BSAT/μR×μ0)×lM/IpMAX=0.