Bạn đã biết máy biến áp là gì chưa? Trong bài viết này tôi sẽ giới thiệu khái niệm, phân loại cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy biến áp.
Không nói nhiều nữa, cùng Kỹ sư gia đình tìm hiểu máy biến áp là máy gì nhé.
Máy biến áp là gì?
Máy biến áp còn gọi máy biến thế và tên ngắn gọn là biến áp. Máy biến áp là thiết bị điện thực hiện truyền dẫn năng lượng hoặc tín hiệu điện xoay chiều giữa các mạch điện thông qua hiện tượng cảm ứng điện từ.
Máy biến áp gồm có một cuộn dây sơ cấp và một hay nhiều cuộn dây thứ cấp liên kết qua trường điện từ. Máy này được dùng trong hệ thống phân phối và truyền tải điện năng.
Biến áp có hai hay nhiều dây quấn đặt cùng nhau trên một mạch từ. Các dây quấn này có thể nối điện hoặc không nối điện với nhau, khi mà chúng nối điện với nhau người ta gọi là máy biến áp tự ngẫu.
Cấu tạo chung của máy biến áp
Sau khi tìm hiểu máy biến áp là gì, bây giờ chúng ta cùng tìm hiểu về cấu tạo của máy biến áp gồm những gì.
Máy biến áp có cấu tạo chung gồm: Lõi thép, dây quấn và vỏ máy.
Lõi thép (Mạch từ) của máy biến áp
Lõi thép được ghép từ các lá thép kỹ thuật điện thành một mạch vòng khép kín. Các lá thép mỏng ở mặt ngoài được sơn cách điện với độ dày từ 0,3 đến 0,5mm. Lõi thép của máy biến áp được dùng để dẫn từ thông và được chế tạo từ các vật liệu dẫn từ tốt.
Lõi thép có hai bộ phận là trụ và gông.
- Trụ là phần để người ta đặt dây quấn.
- Gông là phần nối liền giữa các trụ để tạo thành một mạch từ kín.
Dây quấn của máy biến áp
Vật liệu làm dây quấn của máy biến áp là gì? Dây quấn của máy biến áp thường được làm bằng dây nhôm hoặc đồng. Nhiệm vụ của dây quấn là nhận năng lượng vào và truyền năng lượng ra.
Dây quấn có tiết diện của dây quấn là tròn hoặc chữ nhật và bên ngoài được bọc cách điện. Dây quấn gồm nhiều vòng dây được lồng vào trụ thép. Giữa các dây quấn, Giữa các vòng dây và giữa dây quấn với lõi thép đều được cách điện.
Một máy biến thế thường có hai hay nhiều dây quấn. Tùy vào nhiệm vụ của máy biến áp mà số vòng dây của các cuộn khác nhau.
Dây quấn của máy biến áp có 2 loại: dây quấn sơ cấp và dây quấn thứ cấp
- Dây quấn sơ cấp là dây quấn nhận năng lượng từ lưới.
- Dây quấn thứ cấp là dây quấn cung cấp năng lượng cho phụ tải.
Cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp có số vòng dây khác nhau.
- Số vòng dây của cuộn sơ cấp lớn hơn số vòng dây của cuộn thứ cấp thì đó là máy hạ áp (máy biến áp hạ thế)
- Số vòng dây của cuộn sơ cấp nhỏ hơn số vòng dây của cuộn thứ cấp thì đó là máy tăng áp (máy biến áp tăng thế).
Người ta phân biệt dây quấn của máy biến áp thành dây quấn cao áp và dây quấn hạ áp.
- Dây quấn cao áp là dây quấn có điện áp cao.
- Dây quấn hạ áp là dây quấn có điện áp thấp hơn.
Về cấu tạo, dây quấn của máy biến áp được chia thành 2 loại:
Dây quấn xen kẽ và dây quấn đồng tâm.
Dây quấn đồng tâm: có tiết diện ngang là những vòng tròn đồng tâm. Những kiểu dây quấn đồng tâm chính gồm:
- Dây quấn theo hình trụ, sử dụng cho cả dây quấn hạ áp và cao áp (hình a).
- Dây quấn có hình xoắn, sử dụng cho dây quấn hạ áp có nhiều sợi chập (hình b).
- Dây quấn có hình xoắn ốc liên tục, sử dụng cho dây quấn cao áp, tiết diện dây dẫn hình chữ nhật (hình c).
Dây quấn xen kẽ: Các bánh dây cao áp và hạ áp xen kẽ nhau lần lượt dọc theo trụ thép (hình d).
Vỏ máy máy biến áp
Nguyên liệu làm vỏ máy biến áp là gì? Vỏ của máy biến áp được làm bằng các vật liệu khác nhau (nhựa, gỗ, thép, gang hoặc tôn mỏng) tùy vào từng loại máy biến áp. Vỏ máy biến áp có công dụng bảo vệ các bộ phận bên trong của máy biến áp, gồm: nắp thùng và thùng.
Đậy thùng bằng nắp thùng và trên nắp có các bộ phận quan trọng như:
- Cách điện (sứ ra) dây quấn hạ áp và của dây quấn cao áp.
- Bình dầu phụ (bình dãn dầu) có ống thủy tinh dùng để xem mức dầu.
- Ống bảo hiểm: ống bảo hiểm được làm bằng thép có hình trụ nghiêng. Ống bảo hiểm có một đầu nối với thùng, một đầu bịt bằng một đĩa thuỷ tinh. Khi áp suất trong thùng tăng lên một cách đột ngột, đĩa thuỷ tinh sẽ bị vỡ, dầu sẽ theo đó thoát ra bên ngoài để máy biến áp không bị hư hỏng.
- Lỗ nhỏ để đặt nhiệt kế.
- Rơle hơi giúp bảo vệ máy biến áp.
- Bộ truyền động cầu dao đổi nối các đầu chỉnh điện áp trên dây quấn cao áp.
Nguyên lý làm việc của máy biến áp
Sau khi đã tìm hiểu “máy biến áp là gì?” và cấu tạo chung của máy biến áp, chúng ta cùng tìm hiểu nguyên lý hoạt động của máy biến áp nhé.
Máy biến áp hoạt động dựa vào 2 hiện tượng vật lý:
- Dòng điện chạy qua dây dẫn điện tạo ra từ trường.
- Sự biến thiên từ thông trong cuộn dây tạo ra 1 điện áp cảm ứng. Hiện tượng này gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ.
Cuộn dây N1 và cuộn dây N2 được quấn trên lõi thép khép kín. Đặt một hiệu điện thế xoay chiều U1 vào cuộn dây N1. Trên cuộn dây N1 sẽ xuất hiện dòng điện I1 chạy trong dây dẫn. Lúc này trong dây dẫn sẽ xuất hiện từ thông móc vòng cho cả hai cuộn N1 và N2.
Cuộn dây N2 được nối tiếp với tải thì trên cuộn N2 sẽ xuất hiện dòng điện I2 với hiệu điện thế U2. Vậy năng lượng của dòng điện xoay chiều đã được truyền từ dây quấn 1 sang dây quấn 2.
Máy biến áp có mấy loại?
Máy biến áp được phân thành 5 loại như sau:
- Phân loại máy biến áp theo thông số kỹ thuật.
- Phân loại theo chức năng của máy biến áp: máy tăng áp và máy hạ áp.
- Phân loại máy biến áp theo cấu tạo: máy biến áp 3 pha và máy biến thế 1 pha.
- Phân loại máy biến áp theo cách thức cách điện: máy biến áp dầu và máy biến áp khô.
- Phân loại theo công dụng máy biến áp: máy biến áp đo lường, máy biến áp thí nghiệm, máy biến áp tự ngẫu,…
Bên trên là toàn bộ những thông tin chi tiết để trả lời cho câu hỏi “máy biến áp là gì?” từ khái niệm, cấu tạo, nguyên lý hoạt động và phân loại của máy biến áp. Hy vọng nó cung cấp đủ thông tin cho những bạn đang tìm hiểu về máy biến áp. Nếu hữu ích hãy chia sẻ bài viết này cho những người đang tìm thông tin bạn nhé.
