Máy biến áp là gì?
Máy biến áp còn được gọi là máy biến thế. Đây là thiết bị điện từ tĩnh, hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ, có chức năng biến đổi điện áp xoay chiều ban đầu mà không làm thay đổi tần số của nó. Do đó, máy biến áp chỉ truyền tải và phân phối năng lượng chứ không biến đổi năng lượng.
Cấu tạo chung của máy biến áp
Máy biến áp có cấu tạo gồm 3 thành phần chính: lõi thép, dây quấn và vỏ máy.
● Lõi thép
Lõi thép là bộ phận mạch từ của máy biến áp, có tác dụng dẫn từ thông của máy. Lõi thép gồm có trụ là phần đặt dây quấn, và gông là phần nối liền các trụ để tạo thành mạch từ kín.
Lõi thép được chế tạo từ những vật liệu dẫn từ tốt. Người ta thường dùng lá thép kỹ thuật điện, hai mặt được sơn cách điện, ghép cách điện với nhau, tạo thành lõi thép.
● Dây quấn (cuộn dây)
Dây quấn thường bằng đồng hoặc nhôm, tiết diện tròn hay chữ nhật, được bọc cách điện bên ngoài. Dây quấn gồm nhiều vòng dây quấn vào trụ thép, giữa các vòng dây, giữa các dây quấn và giữa dây quấn với lõi thép đều có cách điện. Nhiệm vụ của dây quấn là nhận và truyền năng lượng.
+ Phần nhận năng lượng vào, nối với mạch điện xoay chiều, được gọi là cuộn dây sơ cấp.
+ Phần truyền năng lượng ra, nối với tải tiêu thụ, được gọi là cuộn dây thứ cấp.
Số vòng dây của các cuộn khác nhau, tùy theo nhiệm vụ của máy. Nếu số vòng dây cuộn sơ cấp lớn hơn số vòng dây cuộn thứ cấp, là máy biến áp hạ thế. Ngược lại, nếu số vòng dây cuộn sơ cấp nhỏ hơn số vòng dây cuộn thứ cấp, là máy biến áp tăng thế.
● Vỏ máy
Vỏ máy biến áp là phần bảo vệ các bộ phận bên trong máy hoạt động ổn định. Tùy loại máy biến áp khác nhau mà vỏ máy được làm bằng các chất liệu khác nhau. Phần vỏ máy gồm thùng và nắp thùng với các chi tiết nhỏ, dẫn điện vào bên trong hoặc ra bên ngoài, đấu nối với phụ tải.
Phần nắp thùng, bên trên có các bộ phận quan trọng như:
+ Bình dãn dầu có ống thủy tinh để xem mức dầu.
+ Sứ ra cách điện của dây quấn cao áp, dây quấn hạ áp.
+ Ống bảo hiểm bằng thép, hình trụ nghiêng có một đầu nối với thùng, một đầu được bịt bằng đĩa thủy tinh. Nếu áp suất trong thùng tăng lên đột ngột, đĩa thủy tinh sẽ vỡ, dầu theo đó thoát ra ngoài giúp cho máy biến áp không bị hỏng.
+ Rơle hơi dùng để bảo vệ máy biến áp.
+ Bộ truyền động cầu dao nối các đầu điều chỉnh điện áp của dây quấn cao áp.
Nguyên lý hoạt động 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 hiện tượng cảm ứng điện từ.
Khi đặt điện áp xoay chiều ở hai đầu cuộn dây sơ cấp, sẽ tạo ra hiện tượng biến thiên từ thông bên trong 2 cuộn dây. Từ thông này đi qua cuộn dây sơ cấp và cuộn thứ cấp. Trong cuộn thứ cấp sẽ xuất hiện suất điện động cảm ứng, làm biến đổi điện áp ban đầu thông qua từ trường. Sự biến đổi này có thể được điều chỉnh qua số vòng quấn trên lõi thép.
Công dụng của máy biến áp
Máy biến áp ứng dụng phổ biến trong hệ thống truyền tải và phân phối điện năng. Tăng điện áp từ máy phát điện chuyển lên đường dây tải điện để truyền tải đi xa. Giảm điện áp ở cuối đường dây truyền tải để cung cấp nguồn điện phù hợp cho việc tải điện năng.
Máy biến áp cũng được dùng cho một số yêu cầu như nối mạch chỉnh lưu, làm nguồn cấp điện cho máy thử nghiệm, máy hàn, lò điện,…
Phân loại máy biến áp
Máy biến áp có thể phân loại dựa theo đặc điểm của mỗi loại:
+ Theo cấu tạo, có máy biến áp 1 pha, máy biến áp 3 pha.
+ Theo công dụng, có máy biến áp đo lường, máy biến áp tự ngẫu, máy biến áp thí nghiệm,…
+ Theo chức năng, có máy biến áp tăng áp, máy biến áp giảm áp.
+ Theo cách thức cách điện, có máy biến áp dầu, máy biến áp khô.
