Máy biến dòng điện dụng cụ là một cảm biến hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ. Cấu trúc của nó chủ yếu bao gồm cuộn sơ cấp, cuộn thứ cấp, lõi sắt và lớp cách điện. Cuộn dây sơ cấp được mắc nối tiếp trong mạch điện đang được đo. Dòng điện được đo (I1) chạy qua nó, tạo ra từ thông xoay chiều trong lõi sắt, từ đó tạo ra dòng điện tỷ lệ (I2) trong cuộn dây thứ cấp. Lý tưởng nhất là mối quan hệ cân bằng dòng điện-được thỏa mãn: I1 × N1=I2 × N2 và tỷ số dòng điện định mức là K=I1/I2=N2/N1.
Trong quá trình hoạt động bình thường, mạch thứ cấp của máy biến dòng phải đóng, có trở kháng tải rất thấp, hoạt động gần như bị đoản mạch. Cần phải nói rõ rằng hoạt động-mạch hở ở phía thứ cấp bị nghiêm cấm. Nếu phía thứ cấp bị hở-mạch, hiệu ứng khử từ sẽ biến mất và dòng điện sơ cấp hoàn toàn chuyển thành dòng điện kích thích, dẫn đến độ bão hòa sâu của lõi sắt. Điều này sẽ tạo ra điện áp cao nguy hiểm hàng nghìn hoặc thậm chí hàng chục nghìn volt trong cuộn dây thứ cấp, gây nguy hiểm cho an toàn cá nhân và thiết bị, đồng thời khiến các chức năng đo lường và bảo vệ bị hỏng.
Các chức năng chính của nó có thể được tóm tắt như sau: Nó chuyển đổi tỷ lệ dòng điện sơ cấp lớn thành dòng điện thứ cấp nhỏ tiêu chuẩn (thường là 5A hoặc 1A); nó đạt được sự cách ly về điện giữa hệ thống điện áp cao-sơ cấp và mạch bảo vệ/đo điện áp-thấp thứ cấp thông qua khớp nối từ, đảm bảo an toàn cho nhân viên và thiết bị; và nó cung cấp các tín hiệu dòng điện được tiêu chuẩn hóa cho các dụng cụ đo lường, thiết bị đo sáng, bảo vệ rơle và hệ thống điều khiển tiếp theo.
Do sự hiện diện của dòng điện kích thích và tổn thất trong lõi sắt thực tế, I1N1=I2N2 + I0N1 (trong đó I0 là dòng điện kích thích), dẫn đến sai số tỷ lệ và pha. Những lỗi này chủ yếu bị ảnh hưởng bởi các đặc tính của vật liệu lõi sắt, mật độ từ thông tại điểm vận hành và trở kháng tải thứ cấp. Độ bão hòa lõi sắt là vấn đề chính dẫn đến biến dạng phép đo và hoạt động/hư hỏng bảo vệ. Khi dòng điện sơ cấp quá lớn hoặc chứa thành phần DC lớn, từ thông lõi sắt đạt đến mức bão hòa, dòng điện thứ cấp sẽ bị biến dạng nghiêm trọng, không phản ánh chính xác dòng điện sơ cấp.
Dựa trên các trọng tâm ứng dụng khác nhau, máy biến dòng đo lường chủ yếu được chia thành các loại đo lường, đo sáng và bảo vệ. Máy biến dòng dùng để đo lường yêu cầu độ chính xác cao nhất (ví dụ: loại 0,2S, 0,5S) và phải duy trì độ chính xác cao trong phạm vi dòng điện rộng (ví dụ: 1%-120% dòng điện định mức). Máy biến dòng được sử dụng để bảo vệ nhấn mạnh khả năng chống bão hòa và đặc tính nhất thời trong điều kiện dòng điện cao như đoản mạch (ví dụ: loại 5P, 10P) để đảm bảo hoạt động đáng tin cậy của các thiết bị bảo vệ.
Dựa trên những nguyên tắc và đặc điểm này, máy biến dòng đo lường được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống điện (đo lường, đo sáng và bảo vệ trong phát điện, trạm biến áp và truyền tải), tự động hóa công nghiệp (giám sát các thiết bị như động cơ và máy biến áp), năng lượng mới (giám sát và điều khiển dòng điện của hệ thống quang điện và năng lượng gió), giao thông vận tải (giám sát nguồn điện cho vận tải đường sắt), hệ thống thông tin liên lạc (giám sát nguồn điện và chống sét) và thử nghiệm dụng cụ chính xác.