Instrumentalni tokovni transformator je senzor, ki deluje na principu elektromagnetne indukcije. Njegova struktura je v glavnem sestavljena iz primarnega navitja, sekundarnega navitja, železnega jedra in izolacije. Primarno navitje je zaporedno povezano v merjeno vezje. Tok, ki se meri (I1), teče skozenj in ustvarja izmenični magnetni tok v železnem jedru, ta pa inducira sorazmeren tok (I2) v sekundarnem navitju. V idealnem primeru je izpolnjeno ravnotežje amper-turnov: I1 × N1=I2 × N2, razmerje nazivnega toka pa je K=I1/I2=N2/N1.
Med normalnim delovanjem mora biti sekundarni tokokrog tokovnega transformatorja zaprt, z zelo nizko impedanco obremenitve, ki deluje blizu kratkega stika. Jasno mora biti navedeno, da je odprt{1}}delovanje na sekundarni strani absolutno prepovedano. Če je sekundarna stran odprt-vezje, učinek razmagnetenja izgine in primarni tok se v celoti pretvori v vzbujalni tok, kar vodi do globoke nasičenosti železnega jedra. To bo povzročilo nevarno visoko napetost na tisoče ali celo deset tisoče voltov v sekundarnem navitju, kar bo ogrozilo varnost oseb in opreme ter povzročilo odpoved merilnih in zaščitnih funkcij.
Njegove glavne funkcije lahko povzamemo na naslednji način: sorazmerno pretvori veliki primarni tok v standardni majhen sekundarni tok (običajno 5 A ali 1 A); z magnetno sklopko doseže električno izolacijo med primarnim visoko{2}}napetostnim sistemom in sekundarnim nizko{3}}napetostnim merilnim/zaščitnim vezjem, kar zagotavlja varnost osebja in opreme; in zagotavlja standardizirane tokovne signale za naslednje merilne instrumente, merilne naprave, relejne zaščite in krmilne sisteme.
Zaradi prisotnosti vzbujalnega toka in izgub v dejanskem železnem jedru je I1N1=I2N2 + I0N1 (kjer je I0 vzbujalni tok), kar povzroča napake v razmerju in fazi. Na te napake vplivajo predvsem značilnosti materiala železnega jedra, gostota magnetnega pretoka na delovni točki in impedanca sekundarne obremenitve. Nasičenost železnega jedra je ključna težava, ki vodi do popačenja meritev in nepravilnega delovanja/odpovedi zaščite. Ko je primarni tok prevelik ali vsebuje veliko enosmerno komponento, magnetni tok železnega jedra doseže nasičenost, sekundarni tok pa bo močno popačen in ne bo natančno odražal primarnega toka.
Na podlagi različnih osredotočenosti uporabe so instrumentni tokovni transformatorji v glavnem razdeljeni na vrste merjenja, merjenja in zaščite. Tokovni transformatorji, ki se uporabljajo za merjenje, zahtevajo najvišjo natančnost (npr. razred 0,2S, 0,5S) in morajo ohranjati visoko natančnost v širokem razponu toka (npr. 1–120 % nazivnega toka). Tokovni transformatorji, ki se uporabljajo za zaščito, poudarjajo odpornost proti nasičenju in prehodne značilnosti pri visokih tokovnih pogojih, kot so kratki stiki (npr. razred 5P, 10P), da se zagotovi zanesljivo delovanje zaščitnih naprav.
Na podlagi teh načel in značilnosti se instrumentalni tokovni transformatorji pogosto uporabljajo v elektroenergetskih sistemih (merjenje, merjenje in zaščita pri proizvodnji električne energije, transformatorskih postajah in prenosu), industrijski avtomatizaciji (nadzor opreme, kot so motorji in transformatorji), novi energiji (tokovni nadzor in nadzor fotonapetostnih in vetrnih sistemov), transportu (nadzor napajanja za železniški tranzit), komunikacijskih sistemih (nadzor napajanja in zaščita pred strelo) in preizkušanje natančnih instrumentov.