Sự xuất hiện của máy biến áp đã giúp ích rất nhiều trong các lĩnh vực sản xuất, điện, điện tử. Ngày nay, cùng với sự phát triển không ngừng của khoa học công nghệ, máy căng cũng được cải tiến. Vậy máy biến áp là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của nó như thế nào? Mời bạn khám phá điều đó trong bài viết sau.
Máy biến áp là gì?
Máy biến áp tên viết tắt là Transformer. Đây là một thiết bị điện từ tĩnh, nó hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ và có chức năng biến đổi điện áp ban đầu với tần số không đổi. Vì vậy, máy biến áp chỉ truyền và phân phối năng lượng chứ không biến đổi năng lượng.
Ở máy biến áp, việc thay đổi điện áp chỉ được thực hiện khi dòng điện xoay chiều hoặc điện áp thay đổi theo xung. Một máy biến áp có hai hoặc nhiều cuộn dây được đặt cùng nhau trên một mạch từ. Các cuộn dây này có thể được nối điện với nhau hoặc không. Nếu chúng được nối điện với nhau thì chúng ta gọi là máy biến áp tự ngẫu.
Cấu tạo chung của máy biến áp
Sau khi tìm hiểu máy biến áp là gì? Câu hỏi tiếp theo cần tìm hiểu là cấu trúc của nó. Máy biến áp có cấu tạo gồm 3 bộ phận chính: lõi thép, cuộn dây và vỏ.
Lõi thép máy biến áp
Lõi thép còn được gọi là mạch từ của máy biến áp, nó gồm có các trụ và các chân. Trụ là bộ phận để đặt dây quấn còn Cồng là bộ phận nối các trụ tạo thành mạch từ kín.
Lõi thép có tác dụng dẫn từ thông. Nó được làm từ nhiều tấm sắt mỏng có sơn cách điện bên ngoài với độ dày bề mặt 0,3-0,5mm, cách điện với nhau và thường làm bằng vật liệu dẫn từ tốt.
Dây quấn (spool)
Dây quấn thường được làm bằng đồng hoặc nhôm, có tiết diện hình tròn hoặc hình chữ nhật và được cách điện bên ngoài. Dây quấn bao gồm nhiều vòng dây được quấn trên một ống trụ bằng thép. Có lớp cách điện giữa các vòng dây, giữa các dây quấn, giữa dây quấn và lõi ép. Máy biến áp thường có từ hai cuộn dây trở lên.
Nhiệm vụ của cuộn dây là nhận và truyền năng lượng.
- Bộ phận chịu trách nhiệm nhận năng lượng đầu vào và kết nối với mạch điện xoay chiều được gọi là cuộn sơ cấp.
- Bộ phận chịu trách nhiệm truyền năng lượng đến tải tiêu thụ được gọi là cuộn thứ cấp.
Số vòng của ống cuộn thay đổi tùy theo nhiệm vụ của máy. Nếu cuộn sơ cấp lớn hơn số vòng dây của cuộn thứ cấp thì đó là máy biến áp hạ áp. Ngược lại, nếu số vòng dây ở cuộn sơ cấp nhỏ hơn số vòng ở cuộn thứ cấp thì máy biến áp sẽ tăng điện áp.
Ngoài ra, dây quấn có thể được phân thành hai loại:
- Cuộn dây điện áp cao là cuộn dây điện áp cao
- Cuộn dây có điện áp thấp hơn gọi là cuộn dây điện áp thấp.
Về cấu tạo, dây quấn được chia làm hai loại: dây quấn xen kẽ và dây quấn đồng tâm.
- Dây quấn xen kẽ có các bánh dây cao áp và hạ áp xen kẽ dọc theo trụ thép.
- Dây quấn đồng tâm có tiết diện là các vòng tròn đồng tâm. Các loại dây quấn đồng tâm chính bao gồm:
- Cuộn dây hình trụ được sử dụng cho cuộn dây điện áp thấp và cao áp.
- Cuộn dây xoắn ốc dùng cho cuộn dây điện áp thấp.
- Dây quấn xoắn ốc liên tục dùng để quấn dây điện cao thế, dây có tiết diện hình chữ nhật.
Vỏ máy
Vỏ máy biến áp là bộ phận bảo vệ bên ngoài của máy biến áp, bao gồm vỏ và thùng chứa. Tùy theo từng loại máy biến áp khác nhau mà vỏ máy được làm bằng những vật liệu khác nhau.
Chúng thường được làm bằng thép, gỗ, gang, nhựa hoặc tôn mỏng. Vỏ bọc bảo vệ các bộ phận của máy biến áp để chúng hoạt động tốt và bền lâu.
Nắp được sử dụng để che thùng. Trên đây là những phần quan trọng như:
- Thùng dầu phụ (thùng giãn nở dầu) có ống thủy tinh để xem mức dầu.
- Cách điện cuộn dây điện áp cao và cuộn dây điện áp thấp.
- Ống bảo hiểm được làm bằng thép, dạng hình trụ nghiêng, một đầu nối với thùng, đầu kia nối với thùng
- phủ bằng một đĩa thủy tinh. Nếu áp suất trong bình tăng đột ngột, đĩa thủy tinh sẽ vỡ và dầu sẽ thoát ra ngoài, tránh gây hư hỏng máy biến áp.
- Rơle hơi nước được sử dụng để bảo vệ máy biến áp.
- Bộ chấp hành máy cắt kết nối các cực điều chỉnh điện áp của cuộn dây điện áp cao.
Nguyên lý làm việc của máy biến áp
Máy biến áp hoạt động dựa trên hai hiện tượng vật lý: dòng điện chạy qua dây dẫn tạo ra từ trường và cảm ứng điện từ.
Khi đặt điện áp xoay chiều vào hai đầu cuộn sơ cấp sẽ tạo ra hiện tượng từ thông thay đổi bên trong hai cuộn dây. Từ thông này đi qua cuộn dây sơ cấp và thứ cấp. Ở cuộn dây thứ cấp sẽ xuất hiện một suất điện động cảm ứng làm thay đổi điện áp ban đầu trên từ trường. Sự thay đổi này có thể được điều chỉnh bằng cách sử dụng số vòng của lõi thép.
Máy biến áp dùng để làm gì?
Máy biến áp thường được sử dụng trong hệ thống truyền tải và phân phối điện. Tăng điện áp từ máy phát điện lên đường dây truyền tải để di chuyển quãng đường dài. Giảm điện áp cuối đường dây để cung cấp đủ điện cho phụ tải điện.
Ngoài ra, máy biến áp còn được sử dụng với nhiều mục đích khác nhau như nối các mạch chỉnh lưu, làm nguồn điện cho các máy thí nghiệm, máy hàn, lò nướng điện…
Có bao nhiêu loại máy biến áp?
Trên thị trường hiện nay có rất nhiều loại máy biến áp, có thể phân loại theo đặc điểm của từng loại:
- Theo cấu tạo có máy biến áp một pha và máy biến áp ba pha.
- Phân loại theo mục đích sử dụng bao gồm: máy biến áp đo lường, máy biến áp tự ngẫu, máy biến áp thí nghiệm,…
- Tùy theo chức năng mà có máy biến áp tăng áp và máy biến áp giảm áp.
- Phân loại theo phương pháp cách điện: máy biến áp dầu và máy biến áp khô.
- Ngoài ra còn có bảng phân loại máy biến áp theo thông số kỹ thuật.
Trên đây là thông tin về máy biến áp là gì cũng như cấu tạo cơ bản và công dụng của nó. Hi vọng bài viết này đã cung cấp cho bạn một số thông tin hữu ích giúp bạn áp dụng nó vào cuộc sống và công việc của mình.
