8 sự thật thú vị sau đây cho bạn biết các thành phần cơ bản và chức năng quan trọng của máy biến áp.

1. Công dụng

Máy biến áp đóng vai trò quan trọng trong lưới truyền tải và phân phối điện. Chúng giúp tăng điện áp (chẳng hạn lên 500kV hoặc hơn nữa) từ nơi sản xuất điện, để truyền tải đi xa. Khi điện đến nơi tiêu thụ, máy biến áp giảm điện áp xuống (chẳng hạn 220V hoặc 110V) để có thể dùng cho các thiết bị điện trong nhà. Có rất nhiều máy biến áp trên lưới truyền tải và phân phối, nhưng mục đích chính thì giống nhau.

2. Làm biến đổi điện áp

Máy biến áp có thể thay đổi điện áp của dòng điện xoay chiều (AC), từ mức này ở đầu vào sang mức khác ở đầu ra nhưng vẫn duy trì tần số. Ví dụ, lưới điện có điện áp 220kV, cần chuyển đổi thành 110kV thì máy biến áp hạ áp sẽ được sử dụng; hoặc từ điện áp 110kV lên 220kV, máy biến áp tăng áp sẽ được sử dụng.

3. Thành phần cơ bản

Máy biến áp gồm 3 thành phần cơ bản: Lõi từ, cuộn dây sơ cấp và cuộn dây thứ cấp. Lõi từ làm bằng vật liệu giúp tăng cường từ trường. Cuộn dây sơ cấp và cuộn dây thứ cấp là các cuộn dây được quấn riêng trên lõi, hai cuộn dây này không kết nối với nhau. Cuộn dây sơ cấp nhận năng lượng vào; cuộn dây thứ cấp truyền năng lượng ra, với điện áp đã biến đổi.

4. Nguyên lý hoạt động

Máy biến áp hoạt động dựa trên định luật cảm ứng điện từ. Khi dòng điện xoay chiều (AC) được cấp vào cuộn sơ cấp, nó sẽ hoạt động như một nam châm điện có từ trường thay đổi. Từ trường thay đổi sẽ truyền qua lõi và đi qua cuộn thứ cấp. Do từ trường thay đổi, sẽ có sự sản sinh ra dòng điện xoay chiều trong cuộn thứ cấp.

5. Tỉ lệ vòng dây

Tỉ lệ giữa số vòng dây trong cuộn sơ cấp và số vòng dây trong cuộn thứ cấp quyết định mức biến đổi điện áp của máy biến áp. Nếu số vòng dây trong cuộn sơ cấp lớn hơn số vòng dây trong cuộn thứ cấp, là máy biến áp hạ áp. Ngược lại, nếu số vòng dây trong cuộn sơ cấp nhỏ hơn số vòng dây trong cuộn thứ cấp, là máy biến áp tăng áp.

Ví dụ: Nếu có 10 vòng dây trên cuộn sơ cấp và 40 vòng dây trên cuộn thứ cấp. Khi đó, tỉ lệ vòng dây của máy biến áp sẽ là 40 chia 10 (40/10), bằng 4. Tiếp đó, nhân tỉ lệ vòng dây này với điện áp đầu vào cấp cho cuộn sơ cấp. Ví dụ, điện áp cấp cho cuộn sơ cấp là 55V, thì điện áp đầu ra trên cuộn thứ cấp sẽ là 55 x 4 = 220V.

6. Cuộn dây thường quấn bằng dây đồng

Các cuộn dây trong máy biến áp thường quấn bằng dây đồng hơn là dây nhôm, do đồng có những ưu điểm sau: Đồng có độ dẫn điện tốt hơn nhôm, do điện trở suất của đồng nhỏ hơn nhôm; Kích thước cuộn dây quấn bằng dây đồng nhỏ hơn dây nhôm khi xét hai máy biến áp có cùng hiệu suất năng lượng, điều này dẫn đến các chi phí khác ít hơn; Dây đồng có độ bền kéo cao hơn dây nhôm khoảng 40% nên ít bị nứt, vỡ hơn dây nhôm. Dây đồng có độ dẻo tốt hơn dây nhôm, có thể uốn cong thuận tiện, trong khi dây nhôm tương đối dễ đứt khi uốn cong.

7. Không hoạt động dòng điện một chiều (DC)

Máy biến áp chỉ hoạt động trên dòng điện xoay chiều (AC), không hoạt động ở dòng điện một chiều (DC). Lý do, DC không tạo ra từ trường thay đổi theo thời gian. Vì không có trường biến thiên nên không có chuyển động tương đối giữa cuộn dây và lõi từ cần thiết để tạo ra suất điện động cảm ứng. Điều này dẫn đến không có sự truyền tải điện từ cuộn sơ cấp sang thứ cấp. Ngoài ra, trong DC không có độ tự cảm và chỉ có điện trở. Điều này dẫn đến dòng điện rất lớn chạy qua mạch sơ cấp của máy biến áp, có thể khiến cháy máy biến áp.

8. Dầu máy biến áp có khả năng cách điện

Dầu máy biến áp nằm giữa cuộn dây sơ cấp và thứ cấp, giữa thân máy biến áp và các cuộn dây, có tác dụng cách điện giữa các bộ phận này. Tuy là chất lỏng (dầu nhờn) nhưng dầu máy biến áp có khả năng cách điện. Khả năng cách điện của dầu biến áp phụ thuộc một số yếu tố: Độ bền điện môi của dầu biến áp (còn gọi là điện áp đánh thủng); Điện trở riêng của dầu biến áp; Độ ẩm (hàm lượng nước) trong dầu biến áp; Tính axit của dầu biến áp; Điểm chớp cháy của dầu biến áp.