La structure d'un transformateur de courant est très similaire à celui d'un transformateur normal. Le noyau de fer du transformateur de courant est composé de tôles d'acier au silicium. Un transformateur de courant (TC) comporte essentiellement un ou plusieurs tours d'une bobine primaire d'une grande section transversale. Dans certains cas, la bande transportant le courant élevé peut faire office de primaire. Il est en série avec la ligne transportant le fort courant.

Le transformateur de courant se compose d'une bobine primaire, d'une bobine secondaire, d'un noyau de fer, d'un support isolant et d'une borne de sortie. Le noyau de fer du transformateur de courant est constitué de tôles d'acier laminées au silicium. Sa bobine primaire est connectée en série avec le circuit principal, et grâce au courant mesuré I1, un flux magnétique alternatif est généré dans le noyau de fer, de sorte que la bobine secondaire induit le courant secondaire I2 correspondant. Si les pertes d'excitation sont ignorées, alors I1n1 = I2n2, où n1 et n2 sont respectivement le nombre de tours des bobines primaire et secondaire. Le rapport de conversion du transformateur de courant est K=I1/I2=n2/n1.

Puisque la bobine primaire du transformateur de courant est connectée au circuit principal, la bobine primaire doit être mise à la terre avec un matériau isolant adapté à la tension de la ligne primaire pour assurer la sécurité du circuit secondaire et du corps humain. Le circuit secondaire se compose de la bobine secondaire du transformateur de courant, de l'instrument et de la bobine de courant du relais en série. Les transformateurs de courant peuvent être grossièrement divisés en deux catégories : les transformateurs de courant pour la mesure et les transformateurs de courant pour la protection.

Le principe du transformateur de courant repose sur le principe de l’induction électromagnétique. Son enroulement primaire transporte souvent tout le courant de la ligne à travers lui. Lorsque le transformateur de courant fonctionne, son circuit secondaire est toujours fermé. Par conséquent, l'instrument de mesure et le circuit de protection sont connectés en série avec la bobine. L'impédance est très faible et l'état de fonctionnement du transformateur de courant est proche d'un court-circuit.