Máy Biến Áp và Máy Biến Thế: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Máy biến áp đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi và điều chỉnh điện áp, đảm bảo nguồn điện ổn định cho các thiết bị và hệ thống điện. Bài viết này sẽ giới thiệu chi tiết về máy biến áp, cũng như vai trò và ứng dụng của nó trong các lĩnh vực khác nhau.

Máy biến áp là gì?

Máy biến áp, còn được gọi là máy biến thế, là một loại thiết bị điện từ tĩnh hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ, với chức năng chính là biến đổi hệ thống điện áp, duy trì tần số không đổi.

Trong quá trình hoạt động của máy biến áp, quá trình biến đổi điện áp chỉ diễn ra khi dòng điện là xoay chiều hoặc khi có dòng điện biến đổi xung. Máy biến áp thường được tích hợp trong hệ thống truyền tải và phân phối điện năng. Ngoài ra, nó còn có ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực khác như nối mạch chỉnh lưu, cung cấp nguồn điện cho lò điện, máy hàn, máy thử nghiệm, và nhiều ứng dụng khác.

Máy biến áp có thể có hai hoặc nhiều dây quấn được đặt chung trên một mạch từ. Các dây quấn này có thể được nối điện hoặc không nối điện với nhau. Khi chúng được nối điện với nhau, chúng tạo ra máy biến áp tự ngẫu, giúp tối ưu hóa hiệu suất và linh hoạt trong việc điều chỉnh điện áp theo nhu cầu sử dụng.

Công dụng của máy biến áp

Máy biến áp có khả năng tăng điện áp từ nguồn máy phát điện để truyền đi xa qua đường dây tải điện và đồng thời giảm điện áp ở cuối đường dây, cung cấp nguồn điện áp phù hợp cho các thiết bị tiêu thụ. Ngoài ra, chúng cũng có ứng dụng rộng rãi trong các lò nung, quá trình hàn điện, hoạt động đo lường, và làm nguồn điện cho các thiết bị điện và điện tử khác.

Cấu tạo chung của máy biến áp ( Máy biến thế)

Sau khi làm quen với khái niệm về máy biến áp, bước tiếp theo là khám phá cấu trúc nội bộ của thiết bị này. Máy biến thế được hình thành từ ba thành phần quan trọng chính bao gồm: lõi thép, dây quấn và vỏ máy.

Lõi thép của máy biến áp

Lõi thép của máy biến áp, hay còn được biết đến là mạch từ, bao gồm hai phần chính là Trụ và Gông. Trụ đóng vai trò là khu vực để đặt dây quấn, trong khi Gông là phần nối liền giữa các trụ, tạo thành một mạch từ kín. Lõi thép đảm nhiệm vai trò quan trọng trong việc dẫn từ thông. Được chế tạo từ nhiều lá sắt mỏng có bề mặt ngoài được sơn cách điện, với độ dày thường nằm trong khoảng 0,3 - 0,5mm, những lá sắt này được ghép cách điện với nhau và thường được sản xuất từ vật liệu dẫn từ chất lượng cao.

Dây quấn (cuộn dây) mấy biến thế

Dây quấn đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi và truyền năng lượng trong máy biến áp. Nhiệm vụ của dây quấn được chia thành hai phần chính: nhận năng lượng và truyền năng lượng ra.

Phần của dây quấn thực hiện nhiệm vụ nhận năng lượng từ mạch điện xoay chiều được gọi là cuộn dây sơ cấp. Trái ngược lại, phần của dây quấn thực hiện nhiệm vụ truyền năng lượng ra tới tải tiêu thụ được gọi là cuộn dây thứ cấp. Số vòng dây của cả hai cuộn có thể thay đổi tùy thuộc vào mục đích sử dụng của máy biến áp. Nếu số vòng dây của cuộn sơ cấp lớn hơn so với cuộn thứ cấp, máy biến thế được gọi là máy biến áp hạ thế, và ngược lại.

Dây quấn còn có thể được phân loại dựa trên điện áp:

• Dây quấn có điện áp cao được gọi là dây quấn cao áp.
• Dây quấn có điện áp thấp hơn được gọi là dây quấn hạ áp.

Về cấu tạo, có hai loại dây quấn chính là dây quấn xen kẽ và dây quấn đồng tâm. Dây quấn xen kẽ có các bánh dây cao áp và hạ áp xen kẽ với nhau theo chiều dọc của trụ thép. Trong khi đó, dây quấn đồng tâm có tiết diện là các vòng tròn đồng tâm. Các dạng dây quấn đồng tâm bao gồm dây quấn hình trụ được sử dụng cho cả dây quấn hạ áp và cao áp, dây quấn hình xoắn dùng cho dây quấn hạ áp, và dây quấn xoắn ốc liên tục được ứng dụng cho dây quấn cao áp, có tiết diện dây dẫn chữ nhật.

Vỏ máy

Vỏ máy biến áp, bao gồm nắp thùng và thùng, đóng vai trò bảo vệ bên ngoài cho thiết bị và được chế tạo từ các loại chất liệu khác nhau tùy thuộc vào loại máy biến áp cụ thể. Thông thường, vật liệu sử dụng bao gồm thép, gỗ, gang, nhựa, hoặc tôn mỏng, nhằm đảm bảo sự bền bỉ và hoạt động ổn định của máy biến thế.

Nắp thùng là phần được đặt lên trên thùng và chứa các thành phần quan trọng như:

1. Bình dầu phụ (bình dãn dầu): Bình này thường có ống thủy tinh để quan sát mức dầu bên trong.
2. Sứ ra cách điện: Dùng để cách điện giữa dây quấn cao áp và dây quấn hạ áp.
3. Ống bảo hiểm: Là một ống thép hình trụ nghiêng, có một đầu nối với thùng và một đầu được đậy kín bằng một đĩa thủy tinh. Trong trường hợp áp suất tăng đột ngột trong thùng, đĩa thủy tinh sẽ vỡ, cho phép dầu thoát ra ngoài để bảo vệ máy biến áp khỏi tổn thương.
4. Rơ le hơi: Được sử dụng để bảo vệ máy biến áp.
5. Bộ truyền động cầu dao: Kết nối các đầu điều chỉnh điện áp của dây quấn cao áp.

Những thành phần này không chỉ giúp bảo vệ máy biến áp khỏi các yếu tố bên ngoài mà còn đảm bảo hoạt động an toàn và ổn định của thiết bị.

Nguyên lý hoạt động của máy biến thế

Máy biến áp hoạt động dựa trên hai hiện tượng vật lý cơ bản:

1. Dòng điện chạy qua dây dẫn tạo ra một trường từ.
2. Sự biến thiên từ thông trong cuộn dây tạo ra một hiệu điện thế cảm ứng, còn được biết đến là hiện tượng cảm ứng điện từ.

Cuộn dây N1 và cuộn dây N2 thường được quấn chặt trên một lõi thép đóng kín. Khi áp dụng một điện áp xoay chiều U1 vào cuộn dây N1, dòng điện I1 sẽ xuất hiện trong dây dẫn của cuộn này. Đồng thời, hiệu điện thế cảm ứng (cảm ứng điện từ) sẽ tạo ra từ thông trong cuộn dây, ảnh hưởng đến cả hai cuộn N1 và N2. Khi cuộn dây N2 được kết nối với tải, dòng điện I2 sẽ xuất hiện trên cuộn N2, đi kèm với điện áp U2. Điều này chỉ ra rằng năng lượng từ dòng điện xoay chiều đã được truyền từ dây quấn 1 sang dây quấn 2, thực hiện quá trình biến đổi điện áp trong máy biến áp.

Có bao nhiêu loại biến áp hiện nay?

Trên thị trường hiện nay, đa dạng loại máy biến áp được phân loại dựa trên các đặc điểm cụ thể của từng loại:

Dựa theo Cấu Tạo:

• Máy biến áp 1 pha.
• Máy biến áp 3 pha.

Phân Loại theo Công Dụng:

• Máy biến áp đo lường.
• Máy biến áp tự ngẫu.
• Máy biến áp thí nghiệm.

Theo Chức Năng:

• Máy biến áp tăng áp.
• Máy biến áp giảm áp.

Phân Loại theo Cách Thức Cách Điện:

• Máy biến áp dầu.
• Máy biến áp khô.

Phân Loại Theo Thông Số Kỹ Thuật:

• Các thông số kỹ thuật như công suất, điện áp định mức, dòng điện định mức, được sử dụng để phân loại máy biến áp.

Trên đây là tổng kết kiến thức về máy biến thế do Máy biến áp Ngôi Sao Việt muốn giới thiệu đến bạn. Hy vọng rằng thông tin cung cấp đã giúp độc giả hiểu rõ hơn về sản phẩm này, một thiết bị phổ biến trên thị trường hiện nay.