Một máy biến thế bao gồm một mạch từ, được gọi là lõi. Lõi có hai cuộn dây để dòng điện chạy qua, cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp. Khi đặt một hiệu điện thế xoay chiều vào cuộn sơ cấp thì bắt đầu có dòng điện xoay chiều chạy qua cuộn sơ cấp. Dòng điện xoay chiều này tạo ra từ trường trong cuộn dây, từ trường này thay đổi cường độ và tần số của nó với nguồn điện xoay chiều. Từ thông của máy biến thế thay đổi theo tần số của điện áp xoay chiều.
Nội dung chính
Cấu tạo của máy biến thế
Một máy biến thế thực về cơ bản bao gồm hai hoặc nhiều cuộn dây và một lõi sắt dùng chung. Dây quấn của máy biến thế thường làm bằng dây đồng bọc cách điện và được quấn trên lõi sắt.
Lõi thép của máy biến thế:
Gồm bộ phận trụ và gông. Trụ để đặt dây quấn, gông có nhiệm vụ nối liền giữa các trụ với nhau tạo nên một mạch từ khép kín. Lõi thép của máy biến áp thường làm bằng các vật liệu dẫn từ tốt, được chế tạo bằng cách ghép những lá sắt mỏng cách điện với nhau. Chức năng chính của lõi thép là dẫn từ, đồng thời tạo khung đặt dây cuốn.
Dây quấn của máy biến thế:
Máy biến áp thường dùng dây quấn bằng đồng hoặc nhôm, lớp bên ngoài có bọc cách điện. Chức năng của dây quấn là nạp năng lượng vào và truyền năng lượng đi. Thường thì biến áp quấn bằng dây đồng sẽ có khả năng dẫn điện tốt hơn, tránh được trường hợp bị oxi hóa sau một thời gian sử dụng, gia tăng độ bền và tuổi thọ của máy biến áp.
Dây quấn được chia làm 2 loại là cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp. Cuộn sơ cấp có nhiệm vụ nhận năng lượng vào nối với mạch điện xoay chiều. Cuộn thứ cấp có nhiệm vụ truyền tải năng lượng đi nối với tải tiêu thụ. Tùy thuộc vào nhiệm vụ của từng loại máy biến áp mà số vòng dây của hai cuộn sẽ khác nhau. Số vòng dây cuộn sơ cấp có thể lớn hơn số vòng dây cuộn thứ cấp và ngược lại.
Vỏ máy của máy biến thế:
Vỏ máy biến áp sẽ được làm bằng các chất liệu khác nhau tùy theo từng loại máy như gỗ, nhựa, gỗ, thép, tôn mỏng, gang… Nhiệm vụ của vỏ máy là bảo vệ các bộ phận bên trong của máy biến áp. Vỏ máy gồm nắp thùng và thùng.
Nguyên lý hoạt động của máy biến thế
Máy biến áp hoạt động tuân theo 2 hiện tượng vật lý:
– Dòng điện chạy qua dây dẫn tạo ra từ trường.
– Sự biến thiên từ thông trong cuộn dây tạo ra 1 hiệu điện thế cảm ứng (hiện tượng cảm ứng điện từ)
Cuộn dây N1 và cuộn dây N2 được quấn trên lõi thép khép kín. Đặt một điện áp xoay chiều U1 vào cuộn dây N1, trên cuộn dây này sẽ xuất hiện dòng điện I1 chạy trong dây dẫn, đồng thời trong dây dẫn sẽ xuất hiện từ thông móc vòng cho cả hai cuộn N1 và N2. Cuộn dây N2 được nối với tải thì trên cuộn N2 sẽ xuất hiện dòng điện I2 với điện áp U2. Như vậy, năng lượng của dòng điện xoay chiều đã được truyền từ dây quấn 1 sang dây quấn 2.
Điện áp đầu vào được đặt vào cuộn sơ cấp của máy biến áp. Đó là lý do tại sao cuộn dây ở phía sơ cấp thường được gọi là cuộn sơ cấp. Hiệu điện thế xoay chiều trên cuộn sơ cấp tạo ra từ trường xoay chiều do hiện tượng tự cảm. Từ thông đi qua cuộn thứ cấp với sự trợ giúp của lõi sắt. Như vậy, điện áp đầu ra có thể được lấy từ phía thứ cấp của máy biến áp. Tương ứng với phía sơ cấp, cuộn dây ở phía thứ cấp, được gọi là cuộn thứ cấp. Tỷ lệ cuộn dây của cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp xác định xem điện áp đầu ra nhỏ hơn hay lớn hơn điện áp đầu vào. Nếu số vòng dây của cuộn thứ cấp nhiều hơn số vòng dây của cuộn sơ cấp thì điện áp đầu ra lớn hơn điện áp đầu vào. Tuy nhiên, nếu số vòng của cuộn thứ cấp ít hơn, khi đó điện áp đầu ra nhỏ hơn điện áp đầu vào. Nếu cả hai cuộn dây có cùng số vòng với dây quấn quanh chúng thì hiệu điện thế đầu ra bằng điện áp đầu vào. Một máy biến áp hoạt động chủ yếu với điện áp xoay chiều. Tỷ lệ giữa số vòng dây là quyết định đối với sự thay đổi của công suất hoặc điện áp hoặc dòng điện. Điều quan trọng cần lưu ý là máy biến áp có thể tăng hoặc giảm điện áp hoặc cường độ dòng điện. Đối tác tương ứng sau đó sẽ giảm hoặc tăng lên ở cùng một mức độ. Điều quan trọng cần lưu ý là máy biến áp có thể tăng hoặc giảm điện áp hoặc cường độ dòng điện. Đối tác tương ứng sau đó sẽ giảm hoặc tăng lên ở cùng một mức độ. Điều quan trọng cần lưu ý là máy biến áp có thể tăng hoặc giảm điện áp hoặc cường độ dòng điện. Đối tác tương ứng sau đó sẽ giảm hoặc tăng lên ở cùng một mức độ.
Ngoài các cuộn dây, lõi sắt là thành phần quan trọng của máy biến áp. Một lõi sắt thường được làm bằng bột sắt, hợp kim thép ferit hoặc silic. Các cuộn dây được quấn trên lõi sắt bằng dây dẫn để tạo ra liên kết từ tính giữa chúng. Nhiều máy biến áp cũng được làm mát. Máy biến áp được làm mát trong và bằng bể dầu. Ngoài tác dụng làm mát, dầu còn có tác dụng cách điện và cách nhiệt tốt hơn không khí. Ngoài ra, các hệ thống làm mát bổ sung có thể được lắp đặt cho các xếp hạng công suất và hoặc điện áp đường dây rất cao.
Kỹ thuật chế tạo lõi và chất lượng của lõi máy biến áp được sử dụng có ảnh hưởng đến mạch từ. Mạch từ của máy biến áp (từ trường) lý tưởng nên tạo ra tổn thất dòng điện xoáy thấp và có tổn hao từ xa từ thấp (tổn hao từ trễ). Một khía cạnh khác là điện trở trong cuộn dây của máy biến áp. Chỉ với các cuộn dây xếp lớp và có thứ tự trên cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp và kim loại cuộn tốt nhất mới có thể giảm tổn thất trên cuộn dây. Điện áp được điều khiển với số vòng trên cuộn dây. Dòng điện xác định đường kính của kim loại cuộn dây.
Xem thêm: sửa điện nước tại Đà Nẵng
Công suất cấu tạo của máy biến áp được biểu thị bằng VA hoặc kVA (VA là thuật ngữ của voltampère và là viết tắt của đơn vị đo công suất điện biểu kiến, kVA cho kilovoltampère).
Ngoại trừ bạc, đồng có độ dẫn điện tốt nhất với γ = 56. Mặt khác, nhôm chỉ có γ = 36. Do đó, nhôm theo sau với khoảng cách khoảng 35 phần trăm. Do đó, đồng là kim loại tốt nhất và nhôm chỉ là kim loại tốt thứ hai trong số các vật liệu dẫn điện có thể sử dụng về mặt kỹ thuật và kinh tế cho năng lượng điện. Tất cả các kim loại khác không thể được coi là chất dẫn điện, và các hợp kim nói chung có độ dẫn điện thấp hơn đáng kể so với kim loại nguyên chất. Bạc hoặc vàng bị loại trừ hoàn toàn vì giá cao.
Các loại máy biến thế
Có rất nhiều loại máy biến thế. Một số cách phân loại:
- Phân loại theo cấu tạo: máy biến áp 1 pha và máy biến áp 3 pha
- Phân loại theo chức năng: máy biến áp tăng áp và máy biến áp giảm áp
- Phân loại theo công dụng: máy biến áp thí nghiệm, máy biến áp đo lường, máy biến áp tự ngẫu,…
- Phân loại theo thông số kỹ thuật
- Phân loại theo cách thức cách điện: máy biến áp khô và máy biến áp dầu