Máy biến áp là gì ? Cấu tạo, công dụng và ứng dụng của máy

Cùng với việc áp dụng công nghệ và những tiến bộ trong lĩnh vực thiết kế, chế tạo máy biến áp cho phép chế tạo các máy có điện áp siêu cao và công suất cực lớn nhưng cấu tạo cũng như nguyên lý hoạt động của máy biến áp dường như không có sự thay đổi.

Máy biến áp là gì ?

Giải thích đầy đủ theo sách vở thì Máy biến áp là thiết bị điện từ tĩnh, 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.

Hoặc có thể giải thích ngắn gọn hơn như sau : Máy biến áp là thiết bị điện dùng cảm ứng điện từ để truyền, đưa năng lượng hoặc tín hiệu điện xoay chiều giữa các mạch điện theo một nguyên lí nhất định.

Cấu tạo máy biến áp

Máy biến áp có cấu tạo chung gồm 3 bộ phận chính là lõi thép, cuộn dây và vỏ máy.

• Lõi thép: 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. Lõi thép có chức năng dẫn từ thông đồng thời làm khung để đặt dây cuốn. Đối với các loại biến áp dùng trong lĩnh vực thông tin, tần số cao thường được cấu tạo bởi các lá thép permalloy ghép lại.
• Cuộn dây: Thường được chế tạo bằng đồng hoặc nhôm, bên ngoài bọc cách điện để nhận năng lượng vào và truyền năng lượng ra. Với biến áp dây đồng thì sẽ dẫn điện tốt hơn, tránh được ôxi hoá, tăng tuổi thọ của biến áp. 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.
• Vỏ máy: Tùy theo từng loại máy biến áp mà chúng được làm bằng các chất liệu khác nhau. Chúng thường được làm từ 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 để đậy trên thùng.

Công dụng của máy biến áp

Máy biến áp có tác dụng thay đổi hiệu điện thế xoay chiều, tăng thế, hạ thế và đóng vai trò vô cùng quan trọng trong việc truyền tải điện năng. Cụ thể, máy biến áp có thể giúp chúng ta chuyển đổi hiệu điện thế đúng với giá trị mong muốn.

Ví dụ: Máy biến áp giúp chuyển đổi hiệu điện thế từ đường dây trung thế 10kV, 22kV hay 35kV sang mức hạ thế 230V hay 400V khi sử dụng trong nhà.

Ở các nhà máy điện, máy biến thế có tác dụng giúp chuyển hiệu điện thế ở mức trung thế (từ máy phát điện) sang mức cao thế (cho đường dây điện cao thế). Điều này có ý nghĩa vô cùng lớn bởi trong truyền tải điện năng với khoảng cách xa, hiệu điện thế càng cao thì hao hụt điện năng càng ít.

Ứng dụng trong điện dân dụng, những máy biến áp có công suất nhỏ hơn có tác dụng dùng để ổn định điện áp trong nhà.

Phân loại máy biến áp

Cũng giống như nhiều các thiết bị điện khác, ta cũng có nhiều cách để phân loại máy biến áp.

• Theo cấu tạo ta sẽ phân chia thành máy biến áp một pha và máy biến áp ba pha
• Theo chức năng có máy biến áp hạ thế và máy biến áp tăng thế
• Theo cách thức cách điện: máy biến áp lõi dầu, máy biến áp lõi không khí,…
• Theo mối quan hệ cuộn dây ta chia thành biến áp tự ngẫu và biến áp cảm ứng
• Theo nhiệm vụ: máy biến áp điện lực, máy biến áp cho dân dụng, máy biến áp hàn, máy biến áp xung,…

Ngoài ra cũng có thể phân loại dựa vào công suất hay hiệu điện thế.

Hiệu suất của máy biến áp

Trong điều kiện lý tưởng, điện áp và dòng điện thay đổi theo cùng một hệ số đối với bất kỳ máy biến áp nào, điều này giải thích tại sao giá trị công suất sơ cấp bằng giá trị công suất thứ cấp cho mỗi trường hợp trong bảng trên. Khi một giá trị giảm, giá trị kia tăng lên để giữ ở mức công suất cân bằng không đổi.

Máy biến áp có thể cực kỳ hiệu quả. Máy biến áp công suất cao có thể đạt hiệu suất  đến 99%. Tuy nhiên, một máy biến áp sẽ luôn tạo ra công suất thấp hơn một chút so với đầu vào của nó, vì không thể loại bỏ hoàn toàn tổn thất do có một số trở kháng ở máy biến áp.

Ứng dụng của máy biến thế trong đời sống

Máy biến áp là thiết bị được sử dụng đa dạng trong cuộc sống, mang đến lại nhiều ích lợi khác nhau như giảm tải hao hụt điện năng, đảm bảo mức hiệu điện thế phù hợp sử dụng với các mục đích. Cụ thể:

• Máy biến thế được ứng dụng để biến đổi điện áp phù hợp, cụ thể chuyển từ đường dây trung thế 10kV xuống hạ thế 220V hay 400V để đáp ứng nhu cầu sử dụng trong sinh hoạt.
• Ứng dụng trong nhà máy phát điện để nâng điện áp từ 10kV -50kV lên đến mức cao thế 110kV – 500kV trước khi truyền tải lên đường dây cao thế. Đặc biệt trong truyền tải điện năng thì khoảng cách xa, hiệu điện thế càng cao thì giảm hao hụt càng lớn.
• Máy biến áp ứng dụng trong các thiết bị sinh hoạt hằng ngày, sử dụng trong các lò nung với điện áp cao, sử dụng trong các thiết bị điện tử hay lắp đặt với đèn LED bể bơi để chuyển dòng điện từ 220V về 12V đảm bảo an toàn.
• Dạng biến áp phổ biến thường gặp đó là sử dụng trong sạc điện thoại giúp giảm hiệu điện thế từ 220V xuống còn 5V giúp bảo vệ vfa phù hợp với thiết bị điện.

Trên đây Thiết Bị Điện Goldsun đã tổng hợp các thông tin về máy biến áp là gì giúp cho quý bạn đọc cung cấp các kiến thức cần thiết để áp dụng cho công việc và học tập.