Hiện nay, máy biến áp đóng vai trò quan trọng trong hệ thống điện, dùng để truyền tải, phân phối điện năng. Ngoài ra còn nhiều chức năng khác tuỳ thuộc mục đích sử dụng.
Máy biến áp
Máy biến áp là một thiết bị từ tĩnh, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, dùng để biến đổi một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp này [U1, I1, f] thành một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp khác [U2, I2, f], với tần số không thay đổi.
Cấu tạo máy biến áp
Lõi thép
- Lõi thép của máy biến áp được chế tạo bằng những vật liệu có độ dẫn từ cao vì nó được dùng để dẫn từ thông chính trong máy.
- Vật liệu chế tạo lõi thép là thép kỹ thuật điện [còn gọi là tôn silic].
- Để giảm tổn hao do dòng điện xoáy trong lõi [dòng Fuco], người ta không làm thành khối liền mà dùng các lá thép có chiều dày từ 0,3mm – 0,5mm, có phủ cách điện ghép.
- Hình dạng khác nhau như hình chữ nhật, hình xuyến…
Lõi thép được chia làm hai phần:
- Trụ từ: là nơi để đặt dây quấn,
- Gông từ: là phần khép kín mạch từ giữa các trụ.
Trụ từ và gông từ tạo thành mạch từ khép kín,
Dây quấn
- Dây quấn máy biến áp thường được chế tạo bằng dây đồng [hoặc nhôm], tiết diện chữ nhật, hoặc tròn, phía ngoài có bọc cách điện.
- Dây quấn gồm nhiều vòng dây quấn quanh trụ từ. Giữa các vòng dây, giữa các dây quấn được cách điện với nhau và cách điện với lõi thép.
Máy biến áp thường có 2 hoặc nhiều dây quấn.
- Dây quấn nhận điện áp vào ⇒ sơ cấp.
- Dây quấn đưa điện áp ra ⇒ thứ cấp.
Ký hiệu dây quấn sơ cấp, thứ cấp:
Các đại lượng ứng với dây quấn sơ cấp trong ký hiệu có ghi chỉ số 1: số vòng dây sơ cấp W1, điện áp sơ cấp U1, dòng điện sơ cấp I1, công suất vào P1…
Các đại lượng ứng với dây quấn thứ cấp trong ký hiệu có ghi chỉ số 2: số vòng dây thứ cấp W2, điện áp thứ cấp U2, dòng điện thứ cấp I2, công suất đưa ra P2 .
Thường trong các máy biến áp có một cuộn sơ cấp, nhưng có thể có một hay nhiều cuộn thứ cấp. Lúc này trong ký hiệu còn ghi thêm số cuộn. Ví dụ W21, W22; U21,.. ; I21, I22…
Các phần phụ khác
- Hệ thống làm mát: Nhiệt lượng sinh ra trong dây quấn và lõi thép của máy biến áp cần được thải ra môi trường xung quanh nhằm tránh hiện tượng tăng nhiệt độ làm hỏng máy.
- Làm mát khô: Làm mát bằng không khí, có loại không cưỡng bức và cưỡng bức.
- Làm mát ướt: Đặt lõi thép và dây quấn trong một thùng chứa dầu máy biến áp và hệ thống tản nhiệt [đối với các máy công suất lớn].
- Ngoài ra, còn có các sứ xuyên ra để đấu dây quấn ra ngoài, có bộ phận chuyển mạch để điều chỉnh điện áp, rơ le để bảo vệ máy, bình dãn dầu, thiết bị chống ẩm.
Nguyên ký làm việc của máy biến áp
Để nghiên cứu nguyên lý làm việc của máy biến áp ta xét máy biến áp một pha hai dây quấn.
- Dây quấn sơ cấp có W1 vòng, dây quấn thứ cấp có W2 vòng.
- Cấp điện xoay chiều, điện áp U1 vào dây quấn sơ cấp, sẽ có dòng điện sơ cấp i1.
- Dây quấn thứ cấp nối với tải.
Dòng i1 sinh ra từ thông F biến thiên chạy trong lõi thép có chiều như hình vẽ [chiều của F theo quy tắc vặn nút chai], xuyên qua cả 2 dây quấn sơ cấp W1 và thứ cấp W2 và là từ thông chính của máy.
Dòng điện i1 biến thiên theo qui luật hàm sin ⇒ từ thông F biến thiên ⇒ theo định luật cảm ứng điện từ, ở các dây quấn có sức điện động cảm ứng.
- Dây quấn sơ cấp ⇒ sức điện động e1 Dây quấn thứ cấp ⇒ sức điện động e2.
- Từ thông F biến thiên theo qui luật hàm sin.
Các đại lượng định mức máy biến áp
Điện áp định mức
- Điện áp sơ cấp định mức U1đm [V,KV]: là điện áp qui định cho dây quấn sơ cấp.
- Điện áp thứ cấp định mức U2đm [V,KV]: là điện áp đo được giữa các cực của dây quấn thứ cấp khi dây quấn thứ cấp hở mạch [chưa đấu tải] và điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp là định mức.
Máy biến áp 1 pha: điện áp định mức là điện áp pha.
Máy biến áp 3 pha: điện áp định mức là điện áp dây.
Dòng điện định mức
Dòng điện định mức sơ cấp I1đm [A] và thứ cấp I2đm [A] là dòng điện qui định cho mỗi dây quấn, ứng với công suất định mức và điện áp định mức.
Với máy 3 pha: dòng điện định mức là dòng điện dây.
Công suất định mức Sđm
- Máy 1 pha: Sđm = U2đm x I2đm = U1đm x I1đm.
- Máy 3 pha: Sđm = Căn 3 x U2đm x I2đm = Căn 3 x U1đm x I1đm.
Công dụng của 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.
- Các máy biến áp công suất nhỏ, ổn áp, thiết bị sạc [230V sang DC 24, 12, 3V,…
- Ngoài ra máy biến áp còn được sử dụng trong các thiết bị lò nung [máy biến áp lò], trong hàn điện [máy biến áp hàn], biến áp khởi động động cơ, đo lường…
Các loại máy biến áp chính
Máy biến áp điện lực
Dùng để truyền tải và phân phối công suất trong hệ thống điện lực.
Máy biến áp chuyên dùng
Sử dụng ở lò luyện kim, các thiết bị chỉnh lưu, máy biến áp hàn …
Máy biến áp tự ngẫu
Dùng để liên lạc trong hệ thống điện, mở máy động cơ không đồng bộ công suất lớn.
Máy biến áp đo lường
Dùng để giảm các điện áp và dòng điện lớn đưa vào các dụng cụ đo tiêu chuẩn.
Máy biến áp thí nghiệm
Dùng để thí nghiệm điện áp cao.
Video giới thiệu máy biến áp
Máy biến áp là một thiết bị điện rất quan trọng và ta có thể đã từng bắt gặp nó rất nhiều trong cuộc sống - trên đường phố hay trong chính gia đình mình. Thế nhưng, không phải ai cũng hiểu rõ về cấu tạo hay nguyên lý hoạt động của thiết bị này.
Trong bài viết dưới đây, chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu về máy biến áp và những vấn đề xoay quanh máy biến áp.
Khái niệm về máy biến áp
Nhiều người thường hiểu nôm na về máy biến áp là loại máy có chức năng biến đổi điện áp xoay chiều theo hướng tăng hoặc giảm mức điện áp ban đầu tùy thuộc vào cấu tạo của máy biến áp đó.
Hiểu một cách chính xác nhất, máy biến áp hay còn gọi là máy biến thế là một thiết bị điện từ loại tĩnh, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ có thể biến đổi một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp này thành một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp khác với tần số không thay đổi.
Một cách hiểu khác, máy biến áp với chức năng thay đổi hiệu điện thế từ trạm cung cấp đến các trạm tiêu thụ, nhằm giảm hiệu điện thế đến một mức nhất định phù hợp với nhu cầu dùng điện và tránh gây nguy hiểm cho người sử dụng cũng như bảo vệ cho các thiết bị điện được hoạt động an toàn và hiệu quả.
Cũng là một thiết bị điện có tác dụng bảo vệ động cơ, mạch điện và các thiết bị điện khỏi bị quá tải nhưng rơ le nhiệt lại có cấu tạo và chức năng hoàn toàn khác. Tham khảo thêm về rơ le nhiệt tại:
>> //thinhphatict.com/ro-le-nhiet-la-gi
Máy biến áp có cấu tạo như thế nào?
Mặc dù có nhiều loại máy biến áp khác nhau để thực hiện các nhiệm vụ khác nhau nhưng nhìn chung máy biến áp sẽ có cấu tạo cơ bản bao gồm các bộ phận sau:
Lõi thép
Lõi thép của máy biến áp là bộ phận được tạo thành từ các lá thép kỹ thuật điện có khả năng dẫn từ tốt và có bề dày từ 0.35 ÷ 1mm. Mặt ngoài các lá thép được sơn cách điện và được ghép lại với nhau để tạo thành lõi thép.
Lõi thép có chức năng dẫn từ thông và làm khung để đặt dây cuốn. Ở các máy biến áp dùng trong lĩnh vực thông tin hay tần số cao thì lõi thép sẽ được cấu tạo bởi vật liệu mềm và có độ từ thẩm cao ghép lại ví dụ như lá thép permalloy.
Trong lõi thép được phân làm hai phần là:
+ Trụ - phần để đặt dây quấn, và
+ Gong – phần nối liền giữa các trụ để tạo thành mạch từ kín.
Dây quấn
Bộ phận thứ hai của máy biến áp là dây quấn. Đây là bộ phận có chức năng nhận năng lượng vào và truyền năng lượng ra.
Vật liệu tạo thành dây quấn thường là đồng hoặc nhôm có tiết diện tròn hoặc chữ nhật, bên ngoài được bọc cách điện.
Lưu ý: dây quấn bằng đồng thì sẽ có khả năng dẫn điện tốt hơn và có khả năng tránh được tình trạng oxi hóa cao hơn.
Dây quấn bao gồm nhiều vòng dây và lồng vào trụ thép. Giữa các vòng dây, các dây quấn hay giữa dây quấn với lõi thép đều có cách điện bảo vệ.
Một máy biến áp thường sẽ có cấu tạo bởi hai hoặc nhiều dây quấn. Khi các dây quấn đặt trên cùng một trụ thì dây quấn điện áp thấp sẽ được đặt sát trụ thép còn dây quấn điện áp cao thì được đặt bên ngoài với mục đích là để cắt giảm vật liệu cách điện.
Có hai loại dây quấn chính là:
- Dây quấn đồng tâm: Là dây quấn có tiết diện ngang là những vòng tròn đồng tâm. Kiểu dây quấn đồng tâm có:
+ 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 xoáy ốc liên tục – dùng cho dây quấn cao áp, tiết diện dây dẫn chữ nhật.
- Dây quấn xen kẽ: Là kiểu dây quấn mà các bánh dây cao áp và hạ áp lần lượt xen kẽ nhau dọc theo trụ thép.
Vỏ máy biến áp
Tùy vào từng loại máy biến áp mà vỏ máy biến áp được làm bằng chất liệu khác nhau, có thể bằng nhựa, sắt hoặc thép. Vỏ máy biến áp bao gồm hai bộ phận chính:
Thùng máy biến áp
Là nơi đặt lõi thép, dây quấn và dầu biến áp.
Dầu biến áp có nhiệm vụ tăng cường cách điện và tản nhiệt. Trong quá trình máy biến áp làm việc, một phần năng lượng tiêu hao thoát ra dưới dạng nhiệt làm dây quấn, lõi thép và các bộ phận khác nóng lên.
Dầu biến áp với đặc điểm tạo ra sự đối lưu và truyền nhiệt từ các bộ phận bên trong máy biến áp sang dầu và từ dầu qua vách thùng ra môi trường xung quanh.
Nắp thùng máy biến áp
Là bộ phận dùng để để đậy kín thùng máy biến áp. Trên nắp thùng có các bộ phận như:
+ Sứ ra 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 bảo hiểm: Có hình trụ nghiêng, được làm bằng thép, một đầu được nối với thùng, một đầu bịt bằng một đĩa thủy tinh. Trường hợp áp suất trong thùng tăng lên đột ngột, đĩa thủy tinh sẽ bị vỡ, dầu theo đó tràn ra ngoài để bảo vệ máy biến áp.
+ Lỗ nhỏ đặt nhiệt kế
+ Rơ le hơi dùng để bảo vệ máy biến áp
+ Bộ truyền động cầu dao đổi, nối các đầu điều chỉnh điện áp của dây quấn cao áp.
Nguyên lý làm việc của máy biến áp
Máy biến áp hoạt động tuân theo hai hiện tượng vật lý là: Dòng điện đi qua dây dẫn sẽ rạo ra từ trường và sự biến thiên từ thông trong cuộn dây tạo ra một hiệu điện thế cảm ứng hay còn gọi là cảm ứng điện.
Từ đây ta có diễn giải về nguyên lý hoạt động của máy biến áp như sau:
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 dâu quấn 1 ta 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. Theo định luật cảm ứng điện từ, các suất điện động cảm ứng e1 và e2.
Dây quấn 2 có suất điện động e2, sịnh ra dòng điện i2 đưa ra tải với điện áp xoay chiều U2.
Ta thấy, năng lượng của dòng điện xoay chiều đã truyền từ dây quấn 1 sang dây quấn 2.
+ Nếu N2>N1 thì U2>U1 và i2 máy tăng áp.
+ Nếu N2 máy giảm áp.
Bạn đã biết thế nào là dòng điện xoay chiều 3 pha chưa? Tham khảo thêm về dòng điện 3 pha tại
>> //thinhphatict.com/dien-3-pha-la-gi
Có các cách phân loại máy biến áp nào?
Ta có thể phân loại các máy biến áp dựa trên nhiều tiêu chí như:
Phân loại dựa theo cấu tạo: Máy biến áp một pha và máy biến áp ba pha
+ Phân loại theo chức năng: Máy biến áp hạ thế và máy biến áp tăng thế
+ Phân loại theo cách thức cách điện: Máy biến áp lõi dầu, máy biến áp lõi không khí,..
+ Phân loại dựa theo nhiệm vụ thực hiện: Máy biến áp điện lực, máy biến áp dân dụng, máy biến áp hàn, máy biến áp xung,..
+ Phân loại dựa vào công suất hoặc hiệu điện thế.
Ứng dụng của máy biến áp như thế nào?
Máy biến áp được dùng để tăng điện áp từ máy phát điện lên các đường dây tải điện đi xa mà ít gây ra hao phí điện năng hoặc làm giảm điện áp ở cuối đường dây để cung cấp cho tải.
Trên thực tế, máy biến áp thường được lắp đặt trong hộ gia đình hoặc trong các công trình dân dụng lớn như trung tâm thương mại, bệnh viện, các khu nhà cao tầng,.. hay lắp đặt trong các trạm biến áp.
Mỗi loại máy biến áp sẽ đảm nhận những công việc khác nhau nhưng thông thường, các máy biến áp có công suất lớn thường được sử dụng trong một số ngành như công nghiệp luyện kim, điện lực còn các máy biến áp có công suất nhỏ hơn thì sẽ được dùng trong các nhà máy, xí nghiệp với công dụng dùng để đo lường hoặc thí nghiệm.
Trong gia đình, các loại máy biến áp có công suất nhỏ được dùng để điều chỉnh điện áp giúp bảo vệ các đồ dùng điện hoạt động bình thường và bảo vệ cho người khi sử dụng điện.
Rất nhiều gia đình sử dụng đồ dùng điện nhập khẩu từ các nước dùng mức điện áp khác nước ta thì cần thiết phải dùng máy biến áp để điều chỉnh điện áp thì đồ dùng điện đó mới có thể hoạt động an toàn và bình thường.
Một thiết bị có tích hợp máy biến áp với công suất nhỏ mà ta thường dùng đó chính là cục sạc pin điện thoại với nguyên lý hạ áp từ 220V xuống mức điện áp nhỏ hơn 3V, 5V, 12V,.. và chỉnh lưu sang nguồn một chiều để sạc pin.
Là một loại linh kiện điện tử thụ động không thể thiếu trong các mạch lọc, mạch truyền dẫn tín hiệu xoay chiều, tụ điện chắc không còn là thiết bị xa lạ với nhiều người nhưng có những điều rất thú vị xoay quan kinh kiện điện tử này mà nhiều người chưa biết.
Tìm hiểu thêm về tụ điện tại: //thinhphatict.com/tac-dung-cua-tu-dien
Hiện nay, nhu cầu sử dụng các thiết bị điện có mức điện áp thấp hơn nguồn 220V của người dân ngày một nhiều, máy móc hay thiết bị điện nhập từ các nước khác thường không sử dụng mức điện áp định mức như ở Việt Nam vì thế nhiều gia đình đã trang bị thêm máy biến áp đổi nguồn để có thể sử dụng thiết bị điện an toàn.
Bên cạnh đó, mọi người cũng có ý thức cao hơn về việc bảo vệ an toàn mạng lưới điện bằng cách trang bị các ống bảo vệ dây điện.
Ống thép luồn dây điện Thịnh Phát là sản phẩm được nhiều người tiêu dùng ưa chuộng đặc biệt là các kỹ sư xây dựng, các nhà thầu lớn do có chất lượng cao mà giá thành lại luôn phải chăng và hợp lý.
Để tìm hiểu thêm về dòng ống cách điện Thịnh Phát cùng các loại phụ kiện, vật liệu phụ trợ xây dựng khác vui lòng liên hệ:
CÔNG TY TNHH THƯƠNG MẠI VÀ ĐẦU TƯ XÂY DỰNG THỊNH PHÁT
15 năm kinh nghiệm trong sản xuất vật tư phụ trợ cơ điện
VPGD: Tầng 3, số 152 Khuất Duy Tiến, Thanh Xuân, Hà Nội
Tel: [024]22 403 396 - [024]62 927 761
Mobile: 0904 511 158
Nhà máy 1: Lô 5, Yên Phúc, CCN Biên Giang, Phường Biên Giang, Quận Hà Đông, TP. Hà Nội.
Nhà máy 2: Yên Bình, Ý Yên, Nam Định.
Email:
Web: //thinhphatict.com/