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!"
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. Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu cụ thể những thông tin về máy biến áp qua bài viết dưới đây bạn nhé!
Máy biến áp là gì ?
Máy biến áp hay còn gọi là máy biến thế là một loại máy móc quan trọng thường được dùng trong các lĩnh vực điện lực. Trong quá trình truyền tải điện năng đi đến các nơi khác nhau thì chúng ta cần phải thay đổi mức điện áp xoay chiều sao cho phù hợp. Và máy biến áp có nhiệm vụ là thay đổi điện áp theo hướng tăng hoặc giảm để đảm bảo quá trình truyền tải điện năng được diễn ra thuận lợi.
Trên thực tế chúng ta sẽ có 2 loại máy biến áp khác nhau đó là máy tăng áp và máy hạ áp. Tuy nhiên thì về cấu tạo và bản chất thì chúng hoàn toàn tương tự nhau. Điểm khác nhau có lẽ nằm ở số vòng dây quấn và vật liệu cấu thành nên. Và về vấn đề này mình sẽ trình bày rõ hơn trong phần tiếp theo nhé.
Cấu tạo của máy biến áp
Thông thường thì một máy biến áp cơ bản sẽ được cấu thành từ 2 thành phần chính đó là lõi thép và dây quấn. Và chúng có các đặc điểm như sau:
- Với dây quấn thì chúng bao gồm 1 cuộn dây sơ cấp nhận điện áp đầu vào và 1 hay nhiều cuộn thứ cấp có nhiệm vụ đưa ra điện áp đã được thay đổi. Các vật liệu dây quấn thường được làm bằng đồng hoặc nhôm,…
- Với lõi thép hay lõi sắt thì chúng là một khối hình chữ U đối với loại máy biến áp có 2 cuộn dây. Khối này được cấu thành từ các lá thép kỹ thuật điện ghép lại với nhau và chúng được phủ lên một lớp silic có nhiệm vụ cách điện.
Nguyên lý hoạt động?
Ở trên mình có giới thiệu sơ lược về hai loại máy biến áp, tuy nhiên trong phần này mình sẽ giới thiệu chi tiết hơn về đặc tính của từng loại. Cũng như dựa vào yếu tố nào mà ta có thể chế tạo ra máy tăng áp hay giảm áp. Và để có thể trả lời được câu hỏi này chúng ta sẽ quay lại định luật cảm ứng trường điện từ của Faraday. Bao gồm 2 hiện tượng vật lý đó là:
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 hay còn gọi là cảm ứng điện từ.
Và chúng được thể hiện thông qua một công thức như sau:
Trong đó:
- U1 và N1 là điện áp và số vòng dây cuộn sơ cấp.
- U2 và N2 là điện áp và số vòng dây cuộn thứ cấp.
Thông qua công thức chúng ta thấy được tỷ lệ thuận giữa điện áp và số vòng dây của từng cuộn cụ thể. Từ đó chúng ta có thể nhận xét được mối quan hệ của chúng như sau:
- Nếu hệ số k > 1 [tức là U1 > U2 hoặc N1 > N2] thì chúng ta có máy tăng áp.
- Nếu hệ số k < 1 [tức là U1 < U2 hoặc N1 < N2] thì chúng ta có máy hạ áp.
Phân loại máy biến áp – biến thế
Sẽ có nhiều yếu tố khác nhau để có thể phân loại được máy biến áp, tuy nhiên chung quy lại chúng ta sẽ có các loại như:
- Theo cấu tạo: ta có MBA một pha và MBA ba pha
- Theo chức năng: ta có MBA hạ thế và MBA tăng thế
- Theo cách thức cách điện: ta có MBA lõi dầu, lõi không khí…
- Theo nhiệm vụ: ta có MBA Điện lực, MBA dân dụng, MBA hàn, MBA xung…
- Bên cạnh đó thì ta còn phân theo công suất hay hiệu điện thế
Ứng dụng của máy biến áp trong đời sống
Thông thường các máy biến áp sẽ được ứng dụng trong các quá trình truyền tải điện năng là chủ yếu. Chúng có thể được dùng trong việc tăng áp để truyền tải điện năng trên các đường dây cao thế, trung thế hay hạ thế,…Bên cạnh đó thì chúng còn được dùng như một công cụ hạ áp. Cụ thể thì các bạn có thể tham khảo qua một số ứng dụng tiêu biểu của chúng như sau:
Tăng và hạ áp cho công tác phân phối điện
Ở các nhà máy sản xuất điện như thủy điện, nhiệt điện, điện gió,…Chúng ta muốn truyền tải điện đi xa và tránh xảy ra thất thoát thì bắt buộc phải dùng đến máy tăng áp để đưa chúng trở thành đường dây cao thế và truyền đi. Trong quá trình truyền thì tại từng trạm nhỏ chúng ta vẫn cần một máy tăng áp để có nhiệm vụ kích áp lên đến giá trị ổn định để tránh sụt áp khi đến nơi sử dụng. Và tiếp theo khi đến nơi sử dụng như trong thành phố thì ta cần máy hạ áp để đưa chúng về dạng trung thế.
Ví dụ từ đường dây trung thế 10kV của các nhà máy phát điện sang mức hạ thế 220V hay 400V dùng trong sinh hoạt dân cư. Tại các nhà máy phát điện, máy biến áp thường được dùng để chuyển hiệu điện thế mức trung thế từ máy phát điện [10 kV đến 50 kV] sang mức cao thế [110 kV đến 500 kV hay cao hơn] trước khi truyền tải lên đường dây điện cao thế. Bởi vì theo nghiên cứu thì trong truyền tải điện năng với khoảng cách xa, nếu hiệu điện thế càng cao thì hao hụt càng ít.
Ứng dụng trong các bộ nguồn – bộ sạc
Chúng ta dùng khá nhiều thiết bị điện tử trong cuộc sống hằng ngày đúng không nào. Nhất là các thiết bị cần nạp pin như điện thoại, laptop, máy tính bàn, ipad,…Chúng có nguồn nuôi rất thấp chỉ khoảng 5V, 12V mà thôi và tuyệt nhiên là không thể dùng đến nguồn điện gia đình 220V để cung cấp được. Đó là lý do mà các thiết bị sạc, dây sạc điều có các adapter chuyển đổi nguồn điện sao cho phù hợp. Và chúng không gì khác chính là các máy biến áp cỡ nhỏ.
Ứng dụng cấp nguồn cho nhà máy
Thông thường thì các nhà máy hay xí nghiệp để có thể khởi động và vận hành được các máy móc và thiết bị công suất cao thì cần phải dùng đến điện trung thế hay dòng điện 3 pha. Vì thế để có thể sử dụng ta cần kéo dây trung thế từ mạng điện cao thế thông qua một máy biến áp để có thể sử dụng được.
Bên cạnh đó thì còn rất nhiều ứng dụng khác nữa mà mình chưa thể nói hết trong bài viết này. Tuy nhiên thì lợi ích mà máy biến thế mang lại là không thể phủ nhận được.
Đơn vị công suất của máy biến áp 3 pha
Tại sao đơn vị công suất của máy biến áp lại là kVA chứ không phải là kW ? Khi nhắc đến công suất thì người ta sẽ nghĩ đến ngay là bao nhiêu oát hay kilo oát đúng không nào. Tuy nhiên thì khi đi mua máy biến áp, thông số chúng ta cần quan tâm nhất đó chính là bao nhiêu kVA. Vậy lý do là gì nhỉ ? Chúng ta có thể lý giải vấn đề này như sau nhé.
Một máy biến áp hay biến thế để có thể hoạt động tốt phải cần đáp ứng được 2 tiêu chí sau đây:
- Mức độ tổn thất về điện năng của máy biến áp – biến thể phải nằm trong giới hạn Un[phần trăm].
- Mức nhiệt độ của cuộn dây quấn và lõi thép trong máy biến thế không được vượt quá giới hạn cách điện.
Từ hai điều kiện trên cho chúng ta thấy được là khi máy biến áp hoạt động ta cần quan tâm đến giá trị dòng điện của chúng. Trên thực tế thì từng loại máy sẽ có các cấp điện thế khác nhau, ứng với mỗi dòng điện ta có các công suất khác nhau. Hơn nữa, nếu chỉ dùng công suất thực [kW] thì chỉ cho chúng ta biết độ tăng nhiệt độ do tổn thất trong dây quấn. Thế nhưng tuổi thọ của máy biến áp sẽ phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác như nhiệt độ của mạch từ cũng như của cuộn dây.
Và vì trong quá trình truyền tải điện năng đi thì chúng ta có 2 thành phần đó là công suất phản kháng [kVAr] và công suất tác dụng [kW], và chính vì thế mà các máy biến áp thường có đơn vị là KVA, tức là được gộp lại từ 2 thành phần công suất trong quá trình truyền tải mà có.
Tại sao phải đóng điện không tải của máy biến áp trước khi nối phụ tải vào
Vấn đề này sẽ có nhiều bạn học sinh sinh viên hỏi lúc mới ra trường làm việc và tiếp xúc với các loại máy biến áp. Nó cũng thường được áp dụng cho các loại máy mới được khởi động sử dụng lần đầu, cụ thể nó là thao tác để đảm bảo an toàn điện năng vì các nguyên nhân như sau:
- Nếu chúng ta đóng điện máy biến áp có tải thì sẽ dễ phát sinh dòng điện hồ quang tại vị trí thiết bị đóng/ ngắt sẽ gây nguy hiểm cho người vận hành.
- Các dòng xung kích có giá trị rất lớn, gấp 8 lần so với dòng điện vận hành của máy biến áp. Điều này sẽ ảnh hưởng rất lớn đến những trạm biến áp cao thế, hạ thế và sau đó nữa.
- Bên cạnh đó thì thao tác này còn có ý nghĩa là đảm bảo bảo chế độ vận hành an toàn tin cậy, thử nghiệm được độ cách điện của máy biến thế, mạch động lực, hệ thống làm mát trước khi cho máy chạy.
- Để cho lượng dầu cách điện ngấm vào vì là máy mới xuất xưởng nên họ chỉ đổ 1 lượng nhỏ dầu mà thôi. Các bọt khí sẽ tan và thoát ra bên ngoài.
Tại sao phải nối đất dây trung tính của máy biến áp
Trước đây thì vấn đề này còn gây tranh cãi khá nhiều, tuy nhiên bây giờ thì đã có câu trả lời thích đáng. Thực tế thì ở các lưới điện từ 110kV trở lên, việc nối đất dây trung tính để tạo vật cách điện bên trong theo áp pha và chúng sẽ có các tác động như sau:
- Giảm chi phí
- Với lưới điện hạ thế thì việc nối đất dây trung tính sẽ có tác dụng an toàn cho con người.
- Với lưới điện cao thế và trung thế thì nối đất giúp bảo vệ chạm đất được hiệu quả hơn, giảm vật liệu cách điện các pha với đất và tiết kiệm vật liệu trên đường dây.
Trên đây là những thông tin liên quan đến máy biến áp do thegioidienco.vn đã tổng hợp và chia sẻ đến các bạn. Hy vọng rằng với những chia sẻ trên đây sẽ giúp bạn có thêm nhiều thông tin hơn về máy biến áp bạn nhé!