Máy biến áp được hiểu đơn giản là một thiết bị máy móc chuyên dùng cho mục đích biến đổi điện áp xoay chiều. Cụ thể hơn, công dụng của máy biến áp là điều chỉnh điện áp tăng hoặc giảm so với định mức ban đầu. Hiện nay, thiết bị máy móc này được ứng dụng rất nhiều trong cuộc sống thực tế nhưng sự thật không phải ai cũng nắm rõ được điều này.
Định nghĩa như thế nào về máy biến áp?
Định nghĩa một cách đầy đủ nhất đúng theo sách vở thì máy biến áp được xem là một thiết bị điện tử lĩnh. Nguyên lý hoạt động của máy hoàn toàn theo cảm ứng điện từ. Công dụng chủ yếu của máy được xác định là dùng để biến đổi hệ thống dòng điện xoay chiều. Cụ thể hơn là điều chỉnh điện áp tăng hoặc giảm so với định mức quy chuẩn ban đầu.
Hoặc định nghĩa một cách đơn giản hơn thì máy biến thế đích thực là một loại thiết bị điện, hoạt động hoàn toàn theo dòng cảm ứng điện. Chuyên dùng cho việc truyền, cung cấp năng lượng hoặc tín hiệu xoay chiều giữa những mạch điện với nhau, hoạt động theo cùng một nguyên lý nhất định.
Ngoài ra, máy biến áp còn được ứng dụng thực tế cho một số yêu cầu khác như nối mạch chỉnh lưu, trở thành nguồn cung cấp điện cho máy hàn, máy thử nghiệm, lò điện,…
Máy biến thế được xác định có hai hoặc nhiều dây quấn. Tất cả đều được đặt chung trên cùng một mạch từ. Những dây quấn này đều có khả năng nối điện hoặc không nối điện với nhau. Trong trường hợp dây quấn nối điện với nhau, người ta thường định nghĩa đây là máy biến thế tự ngẫu.
Máy biến áp có cấu tạo như thế nào?
Xét về đặc điểm cấu tạo chung, máy biến thế thường sẽ được chế tạo 3 thành phần cốt lõi như lõi thép, dây quấn và cuối cùng là vỏ máy. Dưới đây sẽ là chuyên mục phân tích từng thành phần của thiết bị điện tử lĩnh một cách chi tiết và cụ thể nhất để quý độc giả có thể nhanh chóng nắm rõ đặc điểm cấu tạo chung của loại máy này.
Lõi thép – Mạch từ của máy biến áp
Lõi thép được xem là một trong ba thành phần cốt lõi của thiết bị điện tử lĩnh. Thành phần cốt lõi này được chế tạo với mục đích chính là dẫn từ thông. Bởi vậy, những vật liệu được lựa chọn để chế tạo nên lõi thép cũng đòi hỏi phải có tính năng dẫn từ tốt.
Cụ thể hơn, tất cả đều sẽ được ghép từ những lá thép kỹ thuật điện thành một mạch vòng khép kín hoàn toàn. Đồng thời, những lá thép nằm phía mặt ngoài đều sẽ được sơn một lớp sơn cách điện với bề dày ước tính khoảng từ 0,3 – 0,5mm.
Lõi thép hay còn được gọi bằng một cái tên khác đặc trưng hơn là mạch từ của máy biến thế thường sẽ bao gồm 2 thành phần chính. Đó là trụ và gông. Trụ chính là phần dùng để đặt dây quấn. Còn gông là phần được nối liền giữa các trụ với nhau, cùng tạo thành một mạch từ khép kín.
Dây quấn
Dây quấn trong máy biến áp đảm nhận nhiệm vụ chính là tiếp nhận nguồn năng lượng vào và sau đó, truyền năng lượng ra. Nhìn chung, dây quấn đều được chế tạo từ dây nhôm hoặc đồng, với tiết diện hình chữ nhật hoặc tròn. Bên ngoài lúc nào cũng được đảm bảo trang bị một lớp bọc cách điện.
Dây quấn thường sẽ gồm nhiều vòng dây và lồng vào trụ thép. Khoảng cách giữa những vòng dây hay dây quấn với lõi thép đều được đảm bảo về tính cách điện. Máy biến thế thường sẽ được chế tạo từ hai hoặc nhiều dây quấn. Số vòng dây của các cuộn cơ bản là hoàn toàn khác nhau. Cấu tạo này đều sẽ phụ thuộc vào nhu cầu sử dụng của từng thiết bị điện tử lĩnh.
Tìm hiểu dây quấn sơ cấp và thứ cấp
- Dây quấn sơ cấp được xác định là loại dây quấn tiếp nhận nguồn năng lượng từ lưới.
- Dây quấn thứ cấp được xác định là loại dây quấn đảm nhận nhiệm vụ cung cấp nguồn năng lượng cần thiết cho phụ tải.
Trên thực tế, tổng số vòng dây của dây quấn sơ cấp và thứ cấp là hoàn toàn khác nhau. Khi tổng số vòng dây thực tế của cuộn sơ cấp lớn hơn cuộn thứ cấp. Trong trường hợp này, người ta gọi đây là máy biến áp hạ thế.
Còn khi tổng số vòng thực tế của cuộn sơ cấp nhỏ hơn cuộn thứ cấp thì người ta gọi đây là máy biến áp tăng thế.
Bên cạnh đó, người ta cũng có một cách khác để phân biệt chính xác đâu là dây quấn máy biến thế thành dây quấn cao áp hay hạ áp.
- Dây quấn cao áp thường sẽ là những dây quấn có dòng điện áp cao.
- Dây quấn hạ áp thường sẽ là những quây quấn có dòng điện áp thấp.
Tìm hiểu dây quấn đồng tâm và xen kẽ
- Dây quấn đồng tâm: Được chế tạo với tiết diện ngang, hiện rõ hình ảnh của những vòng tròn đồng tâm.
- Dây quấn xen kẽ: Những bánh dây cao áp và hạ áp lần lượt được xếp xen kẽ nhau dọc theo hình trụ thép.
Vỏ máy biến áp
Chất liệu được sử dụng để chế tạo vỏ máy biến thế thường sẽ phụ thuộc hoàn toàn vào từng cấu hình cũng như nhu cầu sử dụng của từng loại máy biến thế. Nhìn chung, chúng đều thường được làm từ thép, gỗ, nhựa, tôn mỏng hoặc gang.
Công dụng của vỏ máy biến thế được xác định là để bảo vệ những phần tử đang nằm bên trong máy biến thế. Cụ thể có thể kể đến như thùng và nắp thùng.
Nguyên lý hoạt động cụ thể của máy như thế nào?
Thường thì máy biến áp sẽ hoạt động cũng như vận hành theo hai hiện tượng vật lý cơ bản dưới đây.
- Dòng điện khi chạy qua dây dẫn tạo thành từ trường.
- Sự biến thiên nhất định từ thông trong cuộn dây, góp phần tạo ra một hiện tượng cảm ứng điện từ.
Cụ thể hơn, cuộn dây N1 và cuộn dây N2 đều đã được quấn trên lõi thép khép kín hoàn toàn. Khi đặt một điện áp xoay chiều U1 vào cuộn dây N1 thì ngay lúc này, cuộn dây sẽ xuất hiện dòng điện I1 chạy trong dây dẫn.
Đồng thời, lúc này, trong dây dẫn cũng sẽ xuất hiện từ thông móc vòng cho hai cuộn dây N1 và N2. Khi cuộn dây N2 chính thức được nối với tải thì trên cuộn dây N2 lúc này sẽ xuất hiện dòng điện I2 cùng điện áp U2.
Như vậy, nguồn năng lượng của hệ thống dòng điện xoay chiều đã được truyền dẫn thành công và nhanh chóng từ dây quấn 1 sang dây quấn 2.
Phân loại máy biến áp đang được sử dụng
Tính đến thời điểm hiện tại, có rất nhiều dòng máy biến thế hoạt động trên thị trường. Nhưng điều mà đông đảo người dùng quan tâm ngay lúc này, đó chính là làm cách nào để phân loại chuẩn xác từng dòng máy biến thế? Câu trả lời sẽ nằm ngay trong chuyên mục thông tin dưới đây.
- Phân loại dựa trên đặc điểm cấu tạo: Gồm có hai dòng máy, đó là máy biến thế 1 pha và máy biến thế 3 pha.
- Phân loại dựa trên chức năng: Gồm có hai dòng máy, đó là máy biến thế tăng áp và máy biến thế giảm áp.
- Phân loại dựa trên công dụng: Gồm có rất nhiều dòng máy. Điển hình nhất có thể liệt kê đến như máy biến thế thí nghiệm, máy biến thế đo lường, máy biến thế tự ngẫu,….
- Phân loại dựa trên thông số kỹ thuật.
- Phân loại dựa trên cách thức cách điện: Gồm có hai dòng máy, đó là máy biến thế khô và máy biến thế dầu.
Hiệu suất của máy biến thế
Hiệu suất của máy biến áp được định nghĩa một cách đơn giản là tỷ số giữa dòng công suất đi vào và ra khỏi máy biến thế. Dựa trên kiến thức lý thuyết giữa hệ số công suất và tải, hiệu suất của máy biến thế có thể hoàn toàn được tính theo công thức chia công suất đi vào và đi ra khỏi máy biến thế.
Nhưng phải đảm bảo một điều kiện là giá trị của cả hai dòng công suất vào và ra phải cùng một đơn vị. Đáng chú ý rằng, hiệu suất của máy biến thế thường sẽ rất cao bởi vì tổn thất bên trong máy cực kỳ thấp.
Vì công suất đi vào và ra khỏi máy biến thế tương đối bằng nhau nên việc đo lường chính xác hai dòng công suất này cực kỳ khó khăn và dường như là không thể thực hiện. Cách tốt nhất để có thể nhận biết một cách chính xác hiệu suất của máy biến thế, đó chính là trước tiên, phải tiến hành kiểm tra thật kỹ tổn thất trong máy biến thế là bao nhiêu rồi sau đó, thực hiện những phép tính dựa trên những tổn thất đó.
Lời kết
Hy vọng bài viết trên đây sẽ giải đáp đúng những thông tin mà quý bạn đọc đang trăn trở xoay quanh chủ đề liên quan đến máy biến áp. Đây là thiết bị mà rất nhiều gia đình Việt đang sử dụng để cân bằng điện áp trong gia đình, công xưởng.
