Nguyên lý hoạt động và cấu tạo máy biến thế là gì?

Máy biến thế là một trong những thiết bị truyền tải điện năng quan trọng với nhiệm vụ chính là điều chỉnh mức điện áp để đáp ứng nhu cầu sử dụng của con người. Bài viết dưới đây của Trang tài liệu sẽ nêu nguyên lý hoạt động và cấu tạo máy biến thế là gì?, các ký hiệu và nguyên tắc hoạt động của máy biến thế một cách chi tiết cho mọi người cùng tham khảo.

Máy biến thế là gì? 

Khái niệm: Máy biến thế hay còn được gọi là máy biến áp, là một thiết bị điện từ loại tĩnh, hoạt động bằng điện và dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ. 

Mục đích của máy biến thế là chuyển đổi một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp này thành dòng điện xoay chiều ở điện áp khác. Tuy nhiên, việc biến đổi dòng điện sẽ không làm thay đổi tần số của nguồn điện. 

Máy biến áp áp dụng hiện tượng cảm ứng điện từ để nhận và truyền những tín hiệu điện hoặc năng lượng điện xoay chiều theo một nguyên lý nhất định giữa các mạch điện. Trên thực tế, chúng có nhiệm vụ truyền tải điện năng và phân phối năng lượng đến nơi sử dụng tương ứng. 

Lưu ý, máy biến áp không có chức năng chuyển đổi năng lượng. 

Đặc điểm cấu tạo và ký hiệu máy biến áp

Cấu tạo máy biến áp

Cấu tạo của máy biến áp gồm 3 bộ phận chính: Lõi thép, dây quấn, vỏ máy.

Lõi thép: Gồm bộ phận trụ và gông. Trụ để đặt dây quấn, gông có nhiệm vụ nối liền giữa các trụ với nhau tạo nên một mạch từ khép kín. Lõi thép của máy biến áp thường làm bằng các vật liệu dẫn từ tốt, được chế tạo bằng cách ghép những lá sắt mỏng cách điện với nhau. Chức năng chính của lõi thép là dẫn từ, đồng thời tạo khung đặt dây cuốn.

Dây quấn: Máy biến áp thường dùng dây quấn bằng đồng hoặc nhôm, lớp bên ngoài có bọc cách điện. Chức năng của dây quấn là nạp năng lượng vào và truyền năng lượng đi. Thường thì biến áp quấn bằng dây đồng sẽ có khả năng dẫn điện tốt hơn, tránh được trường hợp bị oxi hóa sau một thời gian sử dụng, gia tăng độ bền và tuổi thọ của máy biến áp.

Dây quấn được chia làm 2 loại là cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp. Cuộn sơ cấp có nhiệm vụ nhận năng lượng vào nối với mạch điện xoay chiều. Cuộn thứ cấp có nhiệm vụ truyền tải năng lượng đi nối với tải tiêu thụ. Tùy thuộc vào nhiệm vụ của từng loại máy biến áp mà số vòng dây của hai cuộn sẽ khác nhau. Số vòng dây cuộn sơ cấp có thể lớn hơn số vòng dây cuộn thứ cấp và ngược lại.

Vỏ máy: Vỏ máy biến áp sẽ được làm bằng các chất liệu khác nhau tùy theo từng loại máy như gỗ, nhựa, gỗ, thép, tôn mỏng, gang… Nhiệm vụ của vỏ máy là bảo vệ các bộ phận bên trong của máy biến áp. Vỏ máy gồm nắp thùng và thùng.

Nguyên tắc hoạt động của máy biến thế

Máy biến thế hoạt động dựa trên nguyên lý của hiện tượng cảm ứng điện từ.

Đây là hiện tượng xảy ra khi có một điện áp hoặc gọi là một suất điện động chạy qua một vật dẫn. Khi đó, vật sẽ được đặt ở bên trong một từ trường biến thiên.

• Ta gọi N1 là số vòng dây của cuộn dây 1
• N2 là số vòng dây của cuộn dây 2.
• Dây quấn 1 được nối với nguồn của một điện áp xoay chiều U1. Đây được gọi là dây quấn sơ cấp.
• Còn dây 2 sẽ làm nhiệm vụ cung cấp điện cho phụ tải Zt điện áp. Chúng được gọi dây quấn thứ cấp U2

2 cuộn dây được quấn trên mỗi lõi thép khép kín. Tiến hành cho một điện áp xoay chiều U1 vào cuộn dây N1, xuất hiện một dòng điện I1 chạy trong dây dẫn của cuộn dây N1. Đồng thời trong cuộn dây N1 cũng sẽ xuất hiện từ thông móc vòng cho cả hai cuộn dây N1 và N2. 

Tương tự, cuộn dây N2 được nối với tải thì trên cuộn N2 sẽ xuất hiện điện áp U2 với dòng điện I2. Như vậy, năng lượng của dòng điện xoay chiều đã được truyền từ cuộn dây 1 sang cuộn dây 2.