Máy biến áp – Máy biến thế

1. Máy biến áp là gì?

Máy biến áp hay máy biến thế, tên ngắn gọn là biến áp, là thiết bị điện thực hiện truyền đưa năng lượng hoặc tín hiệu điện xoay chiều giữa các mạch điện thông qua cảm ứng điện từ.

Hình ảnh 1: Máy biến áp là gì

2. Nguyên tắc hoạt động máy biến áp

Máy biến áp (máy biến thế) hoạt động tuân theo 2 hiện tượng vật lý:

- Dòng điện chạy qua dây dẫn tạo ra từ trường (từ trường)

- Sự biến thiên từ thông trong cuộn dây tạo ra 1 hiệu điện thế cảm ứng (cảm ứng điện)

Dòng điện được tạo ra trong cuộn dây sơ cấp khi nối với hiệu điện thế sơ cấp, và 1 từ trường biến thiên trong lõi sắt. Từ trường biến thiên này tạo ra trong mạch điện thứ cấp 1 hiệu điện thế thứ cấp. Như vậy hiệu điện thế sơ cấp có thể thay đổi được hiệu điện thế thứ cấp thông qua từ trường. Sự biến đổi này có thể được điều chỉnh qua số vòng quấn trên lõi sắt.

Ví dụ, 1 máy biến thế có công suất 400 W, tỉ lệ biến thế 80:5

Phía sơ cấp 80 V, 5 A, 160 vòng

Phía thứ cấp 5 V, 80 A, 10 vòng

Hình ảnh 2: Nguyên tắc hoạt động máy biến áp

3. Cấu tạo và phân loại máy biến áp – máy biến thế

3.1 Cấu tạo máy biến áp

Hình ảnh 3: Cấu tạo máy biến áp

Cấu tạo chung của mọi máy biến áp gồm 3 thành phần chính: Lõi thép, dây quấn và vỏ.

Lõi thép của máy biến áp:

Hình ảnh 4: Lõi thép của máy biến áp

- Lõi thép gồm có Trụ và Gông. Trụ là phần để đặt dây quấn còn Gông là phần nối liền giữa các trụ để tạo thành một mạch từ kín.

- Lõi thép của máy biến áp được chế tạo từ nhiều lá sắt mỏng ghép cách điện với nhau và thường được chế tạo bằng các vật liệu dẫn từ tốt.

Dây quấn (cuộn dây) của máy biến áp:

Phần dây quấn này thường được chế tạo bằng đồng hoặc nhôm bên ngoài bọc cách điện. Nó có nhiệm vụ nhận năng lượng vào và truyền năng lượng ra.

Phần có nhiệm vụ nhận năng lượng vào (nối với mạch điện xoay chiều) được gọi là cuộn dây sơ cấp, còn phần có nhiệm vụ truyền năng lượng ra ( nối với tải tiêu thụ ) được gọi là cuộn dây thứ cấp.

Số vòng dây ở hai cuộn phải khác nhau, tuỳ thuộc nhiệm vụ của máy mà có thể N1 > N2 hoặc ngược lại.

Hình ảnh 5: Dây quấn (cuộn dây) của máy biến áp

Vỏ của máy biến áp:

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.

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 ống bảo hiểm.

Hình ảnh 6: Vỏ của máy biến áp

3.2 Phân loại máy biến áp

Máy biến áp có thể phân làm nhiều loại khác nhau dựa vào:

· Cấu tạo: Máy biến áp một pha và máy biến áp ba pha

· Chức năng: Máy biến áp hạ thế và máy biến áp tăng thế

· Cách thức cách điện: Máy biến áp lõi dầu, lõi không khí...

· Nhiệm vụ: Máy biến áp Điện lực, Máy biến áp dân dụng, Máy biến áp hàn, Máy biến áp xung...

· Công suất hay hiệu điện thế

Ký hiệu trong mạch điện:

1	Máy biến thế (máy biến áp) với 2 cuộn dây và 1 lõi sắt.
2	Máy biến thế với 3 cuộn dây và 1 lõi sắt.
3	Máy tăng thế hoặc hạ thế.
4	Máy biến thế có thiết bị chống lại ảnh hưởng trường điện từ.

4. Thông số kỹ thuật máy biến áp

Thông số kỹ thuật máy biến áp, máy biến thế cần lưu ý một số vấn đề sau:

Công suất biến áp
Điện áp đầu vào
Điện áp đầu ra
Tổn hao của máy biến áp
Vật tư quấn máy biến áp

5. Ứng dụng của máy biến áp

Máy biến áp có thể chuyển đổi hiệu điện thế (điện áp) đúng với giá trị mong muốn, ví dụ từ đường dây trung thế 10 kV sang mức hạ thế 220 V hay 400 V dùng trong sinh hoạt dân cư. Tại các nhà máy phát điện, máy biến áp thường chuyển hiệu điện thế mức trung thế từ máy phát điện (10 kV đến 50 kV) sang mức cao thế (110 kV đến 500 kV hay cao hơn) trước khi truyền tải lên đường dây điện cao thế. Trong truyền tải điện năng với khoảng cách xa, hiệu điện thế càng cao thì hao hụt càng ít.

Ngoài ra còn có các máy biến thế có công suất nhỏ hơn, máy biến áp (ổn áp) dùng để ổn định điện áp trong nhà, hay các cục biến thế, cục sạc,... dùng cho các thiết bị điện với hiệu điện thế nhỏ (230 V sang 24 V, 12 V, 3 V,...).

Hình ảnh 7: Máy biến áp - Máy biến thế

Máy biến áp, máy biến thế có thể chuyển đổi hiệu điện thế với đúng giá trị mong muốn, chính vì thế người ta thường sử dụng máy biến áp để làm ổn định đường điện tại các nhà máy, khu công nghiệp, những tòa nhà cao ốc hay các trung tâm thương mại.

Những loại máy biến áp có công suất lớn thường được sử dụng tại những hệ thống, đường dây cao áp, ứng dụng của máy biến áp được sử dụng rất phổ biến trong cuộc sống hàng ngày. Những loại máy biến áp có công suất nhỏ sẽ được ứng dụng ở những địa điểm có nhu cầu sử dụng điện thấp như dùng trong sinh hoạt gia đình, dùng trong thí nghiệm hoặc dùng trong các thiết bị đo lường.

Bên cạnh việc sử dụng máy biến áp tại các đường dây cao áp, sử dụng trong nhà thì máy biến áp còn được ứng dụng trong việc điều chỉnh ổn áp cho một số cục sạc, cục biến thể… dùng cho các thiết bị điện có hiệu điện thế cực nhỏ.