Máy biến áp là gì? Cấu tạo các loại máy biến áp

Với việc áp dụng công từ công dụng của máy biến áp hoạt động trong các lĩnh vực thiết kế chế tạo máy biến áp. Để có thể chế tạo các máy có điện áp cao và công suất cực lớn trong cấu tạo cũng như nguyên lý hoạt động của biến áp hầu như không có sự thay đổi.

Máy biến áp là gì?

Máy biến áp (Transformer) là một thiết bị điện tử được sử dụng để chuyển đổi và tăng/giảm điện áp từ một mức điện áp vào sang một mức điện áp ra khác mà không thay đổi tần số của nguồn điện. Việc biến đổi điện áp chỉ thực hiện được khi cường độ dòng điện xoay chiều hoặc dòng điện biến đổi xung hoạt động.

Các dòng máy biến áp chủ yếu dùng trong các hệ thống truyền tải và phân phối điện năng ở các doanh nghiệp và nhà máy. Ngoài ra, biến áp cũng có thể được dùng cho các yêu cầu khác như nối mạch chỉnh lưu.

Hay có thể làm nguồn cấp điện cho lò điện, máy hàn,… các loại máy cần sử dụng điện cộng suất lớn. Đối với các loại máy biến áp hiện nay có hai hay nhiều dây quấn đặt chung trên một mạch từ; các dây quấn có thể nối điện hoặc không nối điện; khi chúng nối điện với nhau thì người ta gọi là máy biến áp tự ngẫu.

Cấu tạo máy biến áp

Thông thường cấu tạo chung các máy biến áp sẽ gồm 3 thành phần chính: lõi thép, vỏ máy, dây quấn máy biến áp

– Lõi thép quấn biến áp (Mạch từ)

Chuyên dùng để dẫn từ thông được chế tạo bởi vật liệu dẫn điện từ tốt như thép. Chúng được gáp từ các lá thép kỹ thuật điện thành mạch vòng khép kín với nhau. Các lá thép mỏng này mặt ngoài được sơn cách điện độ dày khoảng 0,3 – 0,5mm.

Về lõi thép chúng có 2 phần chính: trụ và gông

Trụ: là phần để đặt dây quấn

Gông: phần để nối các trụ nằm ở giữa để tạo thành mach từ kín..

– Dây quấn

Chúng làm nhiệm vụ khá đơn giản là nhận năng lượng vào và truyền tải năng lượng ra một thiết bị nào đó.

Với các loại dây quấn thường sử dụng vật liệu đồng hoặc nhôm có tiết diện tròn hoặc hình chữ nhật, bên ngoài còn có lớp vật liệu cách điện. Dây sẽ được quấn nhiều vòng và lòng vào trụ thép, giữa các vòng dây điện, cũng như giữa các dây quấn và giữa dây quấn lõi thép có cách điện.

Về máy biến áp thường có 2 hoặc nhiều cách quấn biến áp số các cuộc được quấn sẽ khác nhau giữa các máy. Cách quấn máy biến áp tăng áp sẽ phụ thuộc vào hoạt động cũng như nhiệm vụ trong các hệ thống máy biến áp hoạt động.

Các loại dây quấn

Hiện nay trên thị trường có 2 loại dây quấn: dây quấn sơ cấp và dây quấn thứ cấp

– Đối với dây quấn nhận năng lượng từ lưới gọi là dây quấn sơ cấp

– Còn dây quấn cung cấp năng lượng cho quá trình hoạt động phụ tải gọi là dây quấn thứ cấp

Có một điều đặc biệt là số vòng dây của cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp hoàn toàn khá nhau. Số vòng dây cuộn sơ cấp sẽ lớn hơn số vòng thứ cấp có thì đó là máy biến áp hạ áp còn gọi là biến áp hạ thế. Còn ngược lại số vòng của cuộn dây sơ cấp nhỏ hơn số vòng dây thức cấp thì là máy biến áp tăng áp còn gọi là biến áp tăng thế.

Phân biệt dây quấn

– Các loại dây điện chuyên dụng quấn cho điện áp cao gọi là dây quấn cao áp

– Dây quấn cho điện áp thấp gọi là dây quấn hạ áp

Về cấu tạo dây quấn

Dựa trên cấu tạo của các loại dây quấn thì chúng được chia làm 2 loại: dây quấn đồng tâm và dây quấn xen kẽ

– Dây quấn đồng tâm là loại có tiết diện ngang là các vòng trong đông tâm. Các kiếu dây quấn đồng tâm tính như: dây quấn trụ, dây hình xoắn ốc liên tục, dây quấn xen kẽ

– Vỏ máy

Đối với vỏ máy thì mỗi loại sẽ có vỏ khác nhau được làm bằng chất liệu cũng khác nhau. Các các loại vỏ được làm từ nhựa, gỗ, thép, gang hoặc tôn mỏng. Để có thể bảo vệ các phần tử của máy biến áp bên trong thùng và nắp thùng.

Để đảm bảo an toàn trong quá trình hoạt đông cũng như sử sụng thì việc nhà sản xuất đã sử dụng các nắp thùng là:

– Sứ cách điện của dây quấn cao cáp và dây quân hạ áp.

– Bình dãn dầu hay còn gọi à bình dầu phụ sử sụng ống thủy tinh để xem mức dầu sử sụng.

– Ống bảo vệ được làm bằng thép có hình trụ nghiêng một đầu nối với thùng đầu kia thì bịt bằng đĩa thủy tinh. Nếu áp xuất trong thùng tăng lên thì đĩa thủy tinh sẽ vỡ và dầu theo đó mà thoát ra ngoài. Việc này giúp máy biến áp có thể được an toàn trong các tường hợp quá ngưỡng.

– Lỗ đặt nhiệt kế theo dõi nhiệt độ của hoạt động

– Role hơi dể bảo về máy biến áp

– Bộ truyền động cầu dao đổi chiều các đầu điện áp của dây quấn cao áp

Nguyên lý làm việc của máy biến áp – biến thế

Về nguyên tắc hoạt động của máy biến áp sẽ tuân thủ theo 2 hiên tượng vật lý dựa trên nguyên lý định luật cảm ứng điện từ của Michael Faraday:

– Dòng điện chạy qua dây dẫn sẽ tạo ra từ trường

– Sự biến thiên của từ thông trong cuộc dây tạo ra hiệu điện thế cảm ứng điện từ hoạt động.

Khi cuộn dây N1 và cuộc dây N2 được quấn tren cùng một lõi thép kín và nó được đặt một điện áp xoay chiều U1 vào cuộn dây N1. Do đó, trên cuộn dây này sẽ xuất hiện dòng điện I1 chạy bên trong dây dẫn đồng thời sẽ xuất hiện từ thông móc vòng. Trong trường hợp cuộn dây N2 được nối với tải thì cuộn N2 sẽ xuất hiện dòng điện I2 với điện áp là U2. Như vậy, về năng lượng của dòng điện xoay chiều đã được truyền từ dây quấn 1 sang dây quấn 2.

Máy biến áp được sử dụng trong nhiều ứng dụng?

Truyền tải điện:

Máy biến áp được sử dụng để tăng/giảm điện áp trong hệ thống truyền tải điện để đảm bảo việc truyền tải hiệu quả và giảm tổn thất điện năng.

Phân phối điện:

Máy biến áp được sử dụng để tăng/giảm điện áp trong hệ thống phân phối điện để cung cấp nguồn điện ổn định và phù hợp cho các tải khác nhau.

Cung cấp nguồn điện cho các thiết bị và hệ thống:

Máy biến áp được sử dụng để tăng/giảm điện áp đầu vào cho các thiết bị điện tử, máy móc công nghiệp, hệ thống chiếu sáng, hệ thống điều hòa không khí và nhiều thiết bị và hệ thống khác.

Các loại máy biến áp

Có nhiều loại máy biến áp khác nhau, được phân loại dựa trên các yếu tố như cấu trúc, mục đích sử dụng và phạm vi công suất. Dưới đây là một số loại máy biến áp phổ biến:

Máy biến áp lõi sắt (Iron Core Transformer):

Đây là loại máy biến áp thông dụng nhất. Cấu trúc của máy biến áp lõi sắt bao gồm một lõi từ sắt và hai cuộn dây đặt xung quanh lõi. Nó được sử dụng rộng rãi trong hệ thống truyền tải điện và hệ thống phân phối điện.

Biến áp lõi không sắt (Air Core Transformer):

Loại máy biến áp này không có lõi từ sắt. Thay vào đó, các cuộn dây được đặt ở không gian trống giữa các lớp lõi không từ. Máy biến áp lõi không sắt thường được sử dụng trong các ứng dụng tần số cao và yêu cầu tốc độ chuyển đổi nhanh.

Máy biến áp tự ngây (Autotransformer):

Loại máy biến áp này có một cuộn dây chung cho cả nguồn và tải. Máy biến áp tự ngây được sử dụng để tăng/giảm điện áp như máy biến áp thông thường, nhưng có kích thước nhỏ hơn và hiệu suất cao hơn.

Biến áp chia pha (Three-Phase Transformer):

Đây là loại máy biến áp được sử dụng trong các hệ thống ba pha. Nó có ba cuộn dây riêng biệt và được sử dụng để tăng/giảm điện áp trong các mạch ba pha.

Máy biến áp chống cháy (Fire-Resistant Transformer):

Loại máy biến áp này được thiết kế đặc biệt để chống cháy và ngăn cháy lan trong trường hợp cháy.

Biến áp chống ẩm (Moisture-Resistant Transformer):

Loại máy biến áp này có khả năng chống ẩm, được sử dụng trong các môi trường có độ ẩm cao.

Máy biến áp một chiều (DC Transformer):

Loại máy biến áp này được sử dụng để chuyển đổi điện áp DC từ một mức điện áp đầu vào sang một mức điện áp ra khác.

Các loại máy biến áp khác nhau được sử dụng trong các ứng dụng và môi trường khác nhau, tùy thuộc vào yêu cầu công suất, điện áp, dòng điện và điều kiện hoạt động.

Và bạn cũng có thể tim hiểu thêm về hoạt động hiệu suất là gì của mỗi thiết bị dựa trên các tính năng của nó đem lại.