NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG MÁY BIẾN ÁP

Máy biến áp hoạt động theo nguyên lý cảm ứng điện từ, với mục đích là 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. Về cấu tạo thì máy biến áp gồm 3 phần chính: lõi thép, dây quấn và vỏ máy. Để tìm hiểu rõ hơn chúng ta cùng đi vào phần chi tiết cụ thể.

Ip,Up,Np lần lượt là dòng điện, điện áp, số vòng dây đầu vào
Is,Us,Ns lần lượt là dòng điện, điện áp, số vòng dây đầu ra
Hình 1

Ứng dụng: Máy biến áp dùng để truyền tải và phân phối điện năng trong ngành điện lực, Máy biến áp dùng để giảm điện áp xuống mức quy chuẩn dùng để đo lường, chạy thiết bị mở máy động cơ có dòng công suất lớn…. Ngoài ra máy biến áp cũng được dùng trong 1 số yêu cầu khác như: nối với mạch chỉnh lưu, làm nguồn cấp điện cho lò, máy hàn, máy thử nghiệm.

Cấu tạo máy biến áp

Hình 2

1. Mạch từ (lõi thép)

Mạch từ máy biến áp được ghép từ các lá thép kỹ thuật điện thành mạch vòng khép kín, giữa các lá thép có sơn cách điện. Phần lõi thép có lồng dây quấn goi là trụ, phần mạch từ nối liền các trụ gọi là gông

Hình 3

2. Dây quấn

Có 2 loại dây quấn đó là dây quấn sơ cấp và dây quấn thứ cấp.

  • Dây quấn nhận điện năng từ lưới gọi là dây quấn sơ cấp
  • Dây quấn cung cấp năng lượng cho phụ tải gọi là dây quấn thứ cấp

Ngoài ra người ta cũng có thể phân biệt dây quấn máy biến áp thành dây quấn cao áp và dây quấn hạ áp. Xét về phần cấu tạo thì dây quấn được chia làm 2 loại: dây quấn đồng tâm và dây quấn xen kẽ. Dây quấn được gọi là đồng tâm khi dây quấn cao áp và dây quấn hạ áp có chung 1 trục và cùng chiều cao. Để giảm cách điện, dây quấn cao áp thường đặt ở xa trụ. Dây quấn xen kẽ là loại có dây quấn cao áp và dây quấn hạ áp đều được phân thành nhiều bánh dây, các bánh dây cao áp và hạ áp đặt xen kẽ nhau theo chiều trục. Vật liệu làm dây quấn máy biến áp thường là dây đồng hoặc là dây nhôm nhằm giảm giá thành máy.

3. Vỏ máy

Phần vỏ này tùy theo từng loại máy biến áp mà thường được làm từ nhựa, gỗ, thép, gang hoặc tôn mỏng, có công dụng để bảo vệ các phần tử của máy biến áp ở bên trong nó, bao gồm : nắp thùng và thùng để chứa dầu cách điện và làm mát.

Nắp thùng : dùng để đậy trên thùng. Bên trên có các bộ phận như : Sứ ra của dây quấn cao áp và dây quấn hạ áp, Bình dãn dầu (bình dầu phụ) và van giảm áp, ống phòng nổ tránh sự sự cố điện.

Nguyên lý hoạt động máy biến áp

1. Nguyên lý làm việc máy biến áp 1 pha

Từ hình 2 ta thấy khi đặt 1 điện áp xoay chiều hình sin có điện áp U1 và dòng I1 vào cuộn sơ cấp có N1 vòng dây. Dòng điện chạy qua dây quấn tạo nên từ trường xoay chiều chạy trong mạch từ. Khi đó trên mỗi dây quấn xuất hiện suất điện động cảm ứng e

  • Dây quấn sơ cấp: e1 = -N1.d Ø /dt
  • dây quấn thứ cấp: e2 = -N2.d Ø /dt

với y là giá trị tức thời của từ thông trong lõi thép ( xem từ thông là gì tại đây), t là thời gian, N1,N2 số vòng dây cuộn sơ cấp và thứ cấp. Khi đó suất điện động e1 biến thiên tương ứng với với điện áp U1. Giả sử Ø = Ø max.sinwt

e1 = -1/N1. Ø max.cos.wt.dt ( Ø max giá trị từ thông cực đại )

=> e1 = 2pi.f1N1 . Ø max .sin(wt – 90o)

Suất điện động đạt max E1 = 2pifN1. Ø max / căn 2 ( tức sinwt-90o) = 1)

=> E1 = 4.44fN1 Ø max

Như vậy khi điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp là xoay chiều hình sin thì từ thông trong lõi thép cũng biến thiên theo quy luật hình sin và vượt trước góc 90o. Khi nối dây quấn thứ cấp với tải R thì suất điện động e2 sinh ra dòng i2 và lấy năng lượng từ sơ cấp qua con đường hỗ cảm.

=> U1/U2 = E1/E2 = N1/N2 = k số biến áp

  • Nếu k < 1 thì U1 < U2 máy tăng áp
  • Nếu k > 1 thì U1 > U2 máy hạ áp

Máy biến áp được chế tạo để giảm hay tăng điện áp phụ thuộc vào số vòng dây N1,N2. Với máy biến áp 3 pha thì nguyên lý hoạt động tương tự như máy 1 pha, nó là tổng hợp của 3 máy 1 pha theo tổ nối dây .

Hiện nay ở Việt Nam có rất nhiều nhà máy sản xuất Máy biến áp phân phối đến 35KV công suất đến 10000KVA. Các máy biến áp 110, 220KV, 500KV công suất 25, 40, 63, 125MVA. Điển hình như 1 số công ty: Công ty thiết bị điện Đông Anh, cơ Điện Thủ Đức, thiết bị điện THIBIDI, thiết bị điện Hà Nội…

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

error: Content is protected !!