Từ thông cảm ứng trong lõi thép máy biến thế
Máy biến thế hoạt động tuân theo 2 hiện tượng vật lý:
- Dòng điện chạy qua dây dẫn tạo ra từ trường [từ trường]
- Sự biến thiên từ thông trong cuộn dây tạo ra 1 hiệu điện thế cảm ứng [cảm ứng điện]
Dòng điện được tạo ra trong cuộn dây sơ cấp khi nối với hiệu điện thế sơ cấp, và 1 từ trường biến thiên trong lõi sắt. Từ trường biến thiên này tạo ra trong mạch điện thứ cấp 1 hiệu điện thế thứ cấp. Như vậy hiệu điện thế sơ cấp có thể thay đổi được hiệu điện thế thứ cấp thông qua từ trường. Sự biến đổi này có thể được điều chỉnh qua số vòng quấn trên lõi sắt.
Ví dụ, 1 máy biến thế có công suất 400 W, tỉ lệ biến thế 80:5
- Phía sơ cấp 80 V, 5 A, 160 vòng
- Phía thứ cấp 5 V, 80 A, 10 vòng
Phân loại máy biến áp
Máy biến áp [MBA] có thể phân làm nhiều loại khác nhau dựa vào:
- Cấu tạo: MBA một pha và MBA ba pha
- Chức năng: MBA hạ thế và MBA tăng thế
- Cách thức cách điện: MBA lõi dầu, lõi không khí…
- Nhiệm vụ: MBA Điện lực, MBA dân dụng, MBA hàn, MBA xung…
- Công suất hay hiệu điện thế
Máy biến áp là một thiết bị không thể thiếu khi sử dụng các loại máy móc, đặc biệt là các loại máy hiện đại được nhập khẩu từ nước ngoài. Ở bài viết trước chúng ta đã cùng nhau tìm hiểu về khái niệm, cấu tạo và phân loại máy biến áp. Với bài viết này BKAII sẽ cùng các bạn có những nghiên cứu chi tiết hơn nữa về nguyên lí hoạt động cũng như công dụng của máy biến áp nhé!
Nhắc lại một chút, máy biến áp hiểu theo một cách đơn giản nhất. Nó là một cái máy có chức năng biến đổi điện áp xoay chiều. Có thể tăng hoặc giảm mức điện áp ban đầu tuỳ thuộc vào cấu tạo của nó. Ngày nay nhu cầu sử dụng máy biến áp tăng lên nhanh chóng bởi những vai trò quan trọng của chúng với hệ thống máy móc.
Nguyên lí hoạt động
- Dây quấn 1 có N1 vòng dây và dây quấn 2 có N2 vòng dây được quấn trên lõi thép.
- Khi đặt một điện áp xoay chiều U1 vào dây quấn 1 [dây quấn sơ cấp], sẽ có dòng điện i1 chạy trong dây quấn 1.
- Trong lõi sinh ra từ thông Φ móc vòng với cả hai dây quấn 1 và 2, cảm ứng ra các sức điện động e1 và e2.
- Dây quấn 2 [dây quấn thứ cấp] có sức điện động e2, sẽ sinh ra dòng điện i2 đưa ra tải với điện áp xoay chiều u2.
- Như vậy năng lượng của dòng điện xoay chiều đã được truyền từ dây quấn 1 sang dây quấn 2.
- Nếu N2> N1 thì U2 > U1, I2< I1: máy tăng áp.
- Nếu N2< N1 thì U2 < U1, I2> I1: máy giảm áp.
Công dụng máy biến áp
Máy biến áp dùng để tăng điện áp từ máy phát điện lên đường dây tải điện đi xa và giảm điện áp ở cuối đường dây để cung cấp cho tải.
Ngoài ra, chúng còn được dùng trong các lò nung, hàn điện, đo lường hoặc làm nguồn điện cho các thiết bị điện, điện tử.
Những loại biến áp nhỏ ta dễ thấy nhất đó chính là một phụ kiện mà chúng ta vẫn sử dụng hàng ngày, là những chiếc sạc điện thoại. Máy biến áp nhỏ được tích hợp trong chiếc sạc để hạ áp từ 220V xuống 5V và chỉnh lưu sang nguồn một chiều để sạc pin.
Hiện nay, với công nghệ ngày càng phát triển, các thiết bị điện dần chuyển sang nguồn điện thấp hơn nguồn 220V cho an toàn nên những chiếc máy biến áp lại càng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng. Máy biến áp điều chỉnh điện áp dùng trong gia đình giúp bảo vệ đồ dùng điện và an toàn hơn cho con người khi sử dụng điện, là thành phần thiết yếu của hệ thống truyền tải điện và thường là tài sản giá trị nhất trong trạm biến áp. Như vậy, máy biến áp không những có vai trò quan trọng trọng các hệ thống lớn như nhà máy xí nghiệp mà chúng còn có tác dụng lớn khi đảm bảo an toàn cho hộ gia đình sử dụng các thiết bị điện.
So sánh biến áp thường và biến áp xung
Dễ dàng nhận thấy hai loại biến áp này đều có cấu tạo về cơ bản là giống nhau. Chúng đều có cuộn sơ cấp, thứ cấp và lõi sắt.
Tuy nhiên hai loại biến áp này cũng tồn tại những điểm khác biệt nhất định. Biến áp thường ta thấy chúng thường được dùng ở tần số thấp, lõi sắt Silic được chẻ ra làm nhiều lá có độ dày 0.35 đến 0.5mm và điện cảm hay điện dung kí sinh đều không quan trọng.
Không giống như vậy, biến áp xung làm việc với tần số cao, ở sườn dùng lõi sắt thông thường không được mà phải dùng vật liệu sắt có tổng trở cao cỡ Ferit, đặc tính từ trễ là hình chữ nhật. Biến áp xung khi quấn phải tuân thủ không được để điện cảm hay điện dung lớn.
Xem thêm:
Trên đây là một vài tìm hiểu chi tiết hơn nữa về nguyên lí hoạt động cũng như công dụng máy biến áp. Đặc biệt là những so sánh cơ bản giữa biến áp thường và biến áp xung. Hi vọng với bài viết này các bạn đã có thêm cho mình những tìm hiểu thú vị và có ích cho việc học tập, làm việc. Có thắc mắc hay cần thêm thông tin gì các bạn cứ liên hệ BKAII nhé!
"BKAII - Thiết bị truyền thông TỐT nhất với giá CẠNH TRANH nhất!"
Dòng điện được tạo ra trong cuộn dây sơ cấp khi nối với hiệu điện thế sơ cấp, và 1 từ trường biến thiên trong lõi sắt. Từ trường biến thiên này tạo ra trong mạch điện thứ cấp 1 hiệu điện thế thứ cấp. Như vậy hiệu điện thế sơ cấp có thể thay đổi được hiệu điện thế thứ cấp thông qua từ trường. Sự biến đổi này có thể được điều chỉnh qua số vòng quấn trên lõi sắt.
Từ nguyên lý làm việc cơ bản trên ta có thể định nghĩa máy biến áp như sau: Máy biến áp là một thiết bị điện từ đứng yên, làm việc trên nguyên lý cảm ứng điện từ, biến đổi một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp này thành một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp khác, với tần số không thay đổi.
Máy biến áp làm nhiệm vụ biến đổi điệp áp. Có hai loại máy biến áp: Máy biến áp tăng áp và máy biến áp hạ áp. Nguyên lý làm việc của máy biến áp dựa trên cơ sở hiện tượng cảm ứng điện từ. Khảo sát một máy biến áp đơn giản gồm hai cuộn dây được quấn trên lõi sắt mạch từ cột.
Dây quấn có điện áp cao gọi là dây quấn cao áp.
Dây quấn có điện áp thấp gọi là dây quấn hạ áp.
Nếu điện áp thứ cấp bé hơn điện áp sơ cấp ta có máy biến áp giảm áp, nếu điện áp thứ cấp lớn hơn điện áp sơ cấp gọi là máy biến áp tăng áp. Ở máy biến áp ba dây quấn, ngoài hai dây quấn sơ cấp và thứ cấp còn có dây quấn thứ ba với điện áp trung bình.
Máy biến áp biến đổi hệ thống dòng điện xoay chiều một pha gọi là máy biến áp một pha, máy biến áp biến đổi hệ thống dòng điện xoay chiều ba pha gọi là máy biến áp ba pha. Máy biến áp ngâm trong dầu gọi là máy biến dầu, máy biến áp không ngâm trong dầu gọi là máy biến áp khô, máy biến áp có ba trụ nằm trong một mặt phẳng gọi là máy biến áp mạch từ phẳng, máy biến áp với ba trụ nằm trong không gian gọi là máy biến áp mạch từ không gian.
Những đại lượng định mức của máy biến áp
Các đại lượng định của máy biến áp qui định điều kiện kỹ thuật của máy.
Các đại lượng này do nhà máy chế tạo qui định và thường được ghi trên nhãn máy biến áp
- Dung lượng hay công suất định mức Sđm: là công suất toàn phần [hay biểu kiến ] đưa ra ở dây quấn thứ cấp của máy biến áp, tính bằng kilô vôn –ampe [KVA] hay vôn-ampe [VA].
- Điện áp dây sơ cấp định mức U1đm: là điện áp của dây quấn sơ cấp tính bằng kilôvôn [KV] hay vôn [V].
Nếu dây quấn sơ cấp có các đầu phân nhánh thì người ta ghi cả điện áp định mức của từng đầu phân nhánh.
- Điện áp dây thứ cấp định mức U2đm: là điện áp dây của dây quấn thứ cấp khi máy biến áp không tải và điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp là định mức, tính bằng kilô vôn [KV] hay vôn[V].
Dòng điện dây định mức sơ cấp I1đm và thứ cấp I2đm: là những dòng điện dây của dây quấn sơ cấpp và thứ cấp ứng với công suất và điện áp định mức, tính bằng kilôampe [KA] hay ampe [A].