Xuất phát từ thực tế điện năng từ máy phát đến nơi tiêu thụ thường qua đoạn đường lớn. Việc hạn chế tổn hao trên đường dây khi truyền tải thì công nghệ máy biến áp đã ra đời. Cùng với việc áp dụng công nghệ và những tiến bộ trong lĩnh vực thiết kế chế tạo máy biến thế cho phép chế tạo các máy có điện áp siêu cao và công suất cực lớn nhưng cấu tạo cũng như nguyên lý hoạt động của máy biến áp dường như không có sự thay đổi. hãy cùng tìm hiểu thiết bị điện này qua bài viết này nhé.
1. Máy biến áp là gì?
Máy biến áp hay máy biến thế là thiết bị điện từ tĩnh, làm việc dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ, dùng để biến đổi hệ thống điện áp này sang hệ thống điện áp khác và giữ nguyên tần số.
Ở máy biến áp, việc biến đổi điện áp chỉ thực hiện được khi dòng điện là xoay chiều hoặc dòng điện biến đổi xung. Máy biến áp được dùng trong hệ thống truyền tải và phân phối điện năng, ngoài ra máy biến thế cũng được dùng cho một số yêu cầu khác như nối mạch chỉnh lưu, làm nguồn cấp điện cho lò điện, máy hàn, máy thử nghiệm… Máy có hai hay nhiều dây quấn đặt chung trên một mạch từ, các dây quấn có thể nối điện hoặc không nối điện với nhau, khi chúng nối điện với nhau ta gọi là máy biến áp tự ngẫu.
2. Cấu tạo của máy biến áp
Cấu tạo chung của mọi máy biến áp gồm 3 thành phần chính: Lõi thép, dây quấn và vỏ máy.
a. Lõi thép [Mạch từ]
Lõi thép dùng để dẫn từ thông, được chế tạo từ các vật liệu dẫn từ tốt. Được ghép từ các lá thép kỹ thuật điện thành mạch vòng khép kín, các lá thép mỏng mặt ngoài có sơn cách điện với bề dày từ 0,3 – 0,5mm.
Lõi thép gồm 2 phần gồm Trụ và Gông. Trụ là phần để đặt dây quấn còn Gông là phần nối liền giữa các trụ để tạo thành mạch từ kín.
Các kiểu gông từ
b. Dây quấn
Nhiệm vụ của dây quấn là nhận và truyền năng lượng. Dây quấn thường làm bằng dây đồng hoặc nhôm, tiết diện tròn hay chữ nhật và được bọc cách điện. Dây quấn gồm nhiều vòng dây và lồng vào trụ thép, giữa các vòng dây, giữa các dây quấn và giữa dây quấn với lõi ép đều được cách điện. Máy biến áp thường có hai hoặc nhiều dây quấn. và số vòng dây của các cuộn là khác nhau, tùy thuộc vào nhiệm vụ của máy.
Có 2 loại dây quấn: dây quấn sơ cấp và dây quấn thứ cấp.
Dây quấn sơ cấp là dây nhận năng lượng từ lưới điện [ký hiệu N1].
Dây quấn thứ cấp là dây truyền năng lượng cho phụ tải gọi là [ký hiệu N2].
Số vòng dây của cuộn sơ cấp và thứ cấp là khác nhau. Số vòng dây cuộn sơ cấp lớn hơn số vòng dây cuộn thứ cấp thì là máy hạ áp [máy hạ thế], ngược lại số vòng dây cuộn sơ cấp nhỏ hơn số vòng dây cuộn thứ cấp thì là máy tăng áp [máy tăng thế].
Ngoài ra người ta cũng có thể phân biệt dây quấn máy biến áp thành dây quấn cao áp và dây quấn hạ áp.
Dây quấn có điện áp cao gọi là dây quấn cao áp.
Dây quấn có điện áp thấp hơn gọi là dây quấn hạ áp.
Xét về cấu tạo, dây quấn được chia thành 2 loại: dây quấn đồng tâm và dây quấn xen kẽ.
Các loại quấn dây máy biến thế
Dây quấn đồng tâm: có tiết diện ngang là những vòng tròn đồng tâm. Những kiểu dây quấn đồng tâm chính gồm:
- Dây quấn hình trụ, dùng cho cả dây quấn hạ áp và cao áp.
- Dây quấn hình xoắn, dùng cho dây quấn hạ áp có nhiều sợi chập.
- Dây quấn hình xoắn ốc liên tục, dùng cho dây quấn cao áp, tiết diện dây dẫn chữ nhật
- Dây quấn xen kẽ: Các bánh dây cao áp và hạ áp lần lượt xen kẽ nhau dọc theo trụ thép.
c. Vỏ máy
Tùy theo từng loại máy biến áp mà vỏ máy được làm bằng các chất liệu khác nhau. Chúng thường được làm từ nhựa, gỗ, thép, gang hoặc tôn mỏng, có công dụng để bảo vệ các phần tử của máy biến thế ở bên trong nó, bao gồm: nắp thùng và thùng.
Nắp thùng dùng để đậy trên thùng và trên đó bố trí các bộ phận quan trọng như:
- Sứ xuyên [cách điện] của dây quấn cao áp và dây quấn hạ áp.
- Bình dãn dầu [bình dầu phụ] có ống thủy tinh để xem mức dầu
- Ống phòng nổ: làm bằng thép, hình trụ nghiêng, một đầu nối với thùng, một đầu bịt bằng một đĩa thuỷ tinh. Nếu áp suất trong thùng tăng lên đột ngột, đĩa thuỷ tinh sẽ vỡ, dầu theo đó thoát ra ngoài để máy biến áp không bị hỏng.
- Lỗ nhỏ đặt nhiệt kế.
- Rơle hơi dùng để bảo vệ máy.
- Bộ truyền động cầu dao đổi nối các đầu điều chỉnh điện áp của dây quấn cao áp.
3. Ứng dụng của máy biến áp
Máy biến áp dùng để tăng hoặc giảm điện áp phù hợp cho phụ tải nhưng vẫn giữa nguyên tần số. Vì vậy thiết bị được ứng dụng rất rộng rãi trong các ngành công nghiệp dân dụng cụ thể như:
- Máy dùng để truyền tải và phân phối điện năng trong ngành điện lực
- Dùng làm bộ nguồn trong các máy sản xuất trong các nhà máy, xí nghiệp…
- Ứng dụng trong các lò luyện thép, mạ điện, máy hàn điện
Ngoài ra, máy biến áp còn được dùng trong các lò nung, đo lường hoặc làm nguồn điện cho các thiết bị điện, điện tử…
Bài viết tham khảo:máy biến áp khô
4. Nguyên lý làm việc
Khi đặt điện áp U1 xoay chiều vào 2 đầu cuộn dây sơ cấp N1, dòng điện I1 chạy trong cuộn dây gây nên suất điện động biến thiên. Tạo nên sự biến thiên từ thông trong cuộn dây nhờ hiện tượng cảm ứng điện từ móc vòng cho cả 2 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.
Khi sơ cấp nối nguồn và thứ cấp không nối phụ tải, lúc này máy sẽ hoạt động ở chế độ không tải.
5. Phân loại máy
Có rất nhiều loại máy biến thế. Một số cách phân loại:
Phân loại theo cấu tạo: máy 1 pha và máy 3 pha
Phân loại theo chức năng: máy tăng áp và máy 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 và công suất: máy phân phối, máy trung gian, 320kVA, 400kVA, 560kVA…
Phân loại theo cách thức cách điện: máy biến thế khô và máy biến thế dầu.
6. Báo giá máy biến thế
Máy biến thế là sản phẩm chủ lực của Công ty Cổ phần Chế tạo máy biến thế và thiết bị điện Đông Anh Hà Nội. Công ty là đơn vị sản xuất và cung cấp máy biến áp uy tín chất lượng hàng đầu Việt Nam với bề dày kinh nghiệm nhiều năm trong lĩnh vực nghiên cứu và sản xuất máy biến thế cùng với đội ngũ cán bộ, công nhân viên có trình độ cao, trang thiết bị máy móc công nghệ hiện đại, các sản phẩm và dịch vụ của công ty từ lâu đã được thị trường đánh giá cao.
Chúng tôi tự hào là đơn vị hàng đầu trong việc phân phối các dòng sản phẩm từ máy biến áp 1 pha, máy 3 pha kiểu kín, kiểu hở, máy biến áp khô,… thương hiệu DTEC, MBT, CTBA…chất lượng. Bên cạnh đó còn có các dòng sản phẩm khác như tủ điện trung thế, hạ thế, trạm điện hợp bộ dạng kios, trạm điện hợp bộ kiểu một cột, ổn áp, các loại cuộn kháng điện xoay chiều và một chiều, Recloser, Tủ RMU…
Liên hệ: 0904774860 để được tư vấn tốt nhất từ chúng tôi.
Bài viết hay. Chia sẻ ngay!
Câu hỏi: Một máy biến áp có số vòng dây của cuộn sơ cấp lớn hơn số vòng dây của cuộn thứ cấp. Máy biến áp này có tác dụng?
A. Tăng điện áp và tăng tần số của dòng điện xoay chiều
B. Tăng điện áp mà không thay đổi tần số của dòng điện xoay chiều.
Bạn đang xem: Một máy biến áp có số vòng dây của cuộn sơ cấp lớn hơn số vòng dây của cuộn thứ cấp. Máy biến áp này có tác dụng?
C. Giảm điện áp và giảm tần số của dòng điện xoay chiều
D. Giảm điện áp mà không thay đổi tần số của dòng điện xoay chiều
Đáp án đúng: D. Giảm điện áp mà không thay đổi tần số của dòng điện xoay chiều
Máy biến áp có số vòng dây sơ cấp lớn hơn số vòng dây thứ cấp có tác dụng giảm điện áp của dòng điện mà không làm thay đổi tần số của dòng điện.
Cùng Sài Gòn Tiếp Thị tìm hiểu thêm về truyền tải điện năng, máy biến áp nhé!
I. Công suất hao phí khi truyền tải điện năng.
Điện năng được truyền từ nhà máy phát điện đến nơi tiêu thụ nhờ đường dây có điện trở r.
Giả sử công suất phát điện tại nhà máy là Pphát = UphátIcosφphát
Khi đó công suất hao phí trên đường dây là Php = I2r
Nhận xét: Muốn giảm công suất hao phí trên đường dây ta có thể
+ Giảm thay đồng bằng vật liệu dẫn điện tốt hơn như bạc, vật liệu siêu dẫn,… → tốn kém. Tăng diện tích dây → khối lượng đồng tăng lên, lượng cột điện tăng lên → tốn kém.
+ Tăng hiệu điện thế nơi phát: khi Uphát tăng 10 lần thì Php giảm 100 lần → hiểu quả, không tốn kém→ cần một thiết bị biến đổi điện áp.
Hiệu suất truyền tải điện năng:
Khi làm việc trong cuộn thứ cấp xuất hiện dòng điện xoay chiều cùng tần số với dòng điện ở cuộn sơ cấp.
II. Máy biến áp
1. Khái niệm
– Là những thiết bị có khả năng biến đổi điện áp [xoay chiều] và không làm thay đổi tần số của nó.
2. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động
* Cấu tạo
– Gồm có hai cuộn dây : cuộn sơ cấp có N1 vòng và cuộn thứ cấp có N2 vòng. Lõi biến áp gồm nhiều lá sắt mỏng ghép cách điện với nhau để tránh dòng Fu-cô và tăng cường từ thông qua mạch.
– Số vòng dây ở hai cuộn phải khác nhau, tuỳ thuộc nhiệm vụ của máy mà U2
– Cuộn sơ cấp nối với mạch điện xoay chiều còn cuộn thứ cấp nối với tải tiêu thụ điện.
* Nguyên tắc hoạt động:
Nguyên tắc hoạt động của máy biến áp dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ.
– Từ thông qua cuộn sơ cấp và thứ cấp lần lượt là Φ1=N1Φ0cos[ωt] và Φ2=N2Φ0cos[ωt]
– Trong cuộn thứ cấp xuất hiện suất điện động cảm ứng e2 có biểu thức e2=−dΦdt=N2ωΦ0sinωt
3. Khảo sát máy biến áp
Gọi N1, N2 là số vòng của cuộn sơ cấp và thứ cấp.
Gọi U1, U2 là hiệu điện thế 2 đầu cuộn sơ cấp và thứ cấp.
Gọi I1, I2 là cường độ hiệu dụng của dòng điện 2 đầu cuộn sơ cấp và thứ cấp.
Suy ra, tỉ số điện áp 2 đầu cuộn thứ cấp bằng tỉ số vòng dây của 2 cuộn tương ứng e2e1=N2N1
Tỉ số e2/e1 không đổi theo thời gian nên ta có thể thay bằng giá trị hiệu dụng ta được E2E1=N2N1[1]
Điện trở thuần của cuộn sơ cấp rất nhỏ nên U1 = E1, khi mạch thứ cấp hở nên U2 = E2, [2]
Từ [1] và [2] ta được N2N1=U2U1, [*]
* Nếu N2 > N1, U2 > U1 : gọi là máy tăng áp.
* Nếu N2 < N1, U2 < U1 : gọi là máy hạ áp.
Vì hao phí ở máy biến áp rất nhỏ, coi như công suất ở 2 đầu cuộn thứ cấp và sơ cấp như nhau.
→P1=P2↔U1I1=U2I2 [**]
Đăng bởi: Sài Gòn Tiếp Thị
Chuyên mục: Lớp 12, Vật Lý 12