Các thông số kỹ thuật của máy biến áp

Biến áp là thiết bị gồm 2 hay nhiều cuộn dây ghép hỗ cảm với nhau để biến đổi điện áp. Cuộn dây đấu vào nguồn điện gọi là cuộn sơ cấp, các cuộn dây khác đấu vào tải gọi là cuộn thứ cấp.

Nguyên lý hoạt động của máy biến áp

Máy biến áp hoạt động dựa theo nguyên lý cảm ứng điện từ

Công thức tính Hệ số tự cảm của cuộn sơ cấp, thứ cấp:

Khi dòng điện I₁ biến thiên chạy trong cuộn sơ cấp tạo ra từ thông biến thiên, từ thông này liên kết sang cuộn thứ cấp và tạo ra điện áp cảm ứng e_L trên cuộn thứ cấp theo hệ số tỉ lệ – hệ số hỗ cảm M. Lượng từ thông liên kết giữa cuộn sơ cấp sang cuộn thứ cấp được đánh giá bằng hệ số ghép biến áp K.

Các tham số kỹ thuật của máy biến áp

Cơ bản máy biến áp gồm 4 tham số sau: Hệ số ghép biến áp K; Điện áp cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp; Dòng điện sơ cấp và dòng điện thứ cấp; Hiệu suất của biến áp.

Hệ số ghép biến áp K

Trong đó:

• M – hệ số hỗ cảm của biến áp
• L1 và L2 – hệ số tự cảm của cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp tương ứng

Khi K = 1 là trường hợp ghép lý tưởng, khi đó toàn bộ số từ thông sinh ra do cuộn sơ cấp được đi qua cuộn thứ cấp và ngược lại

Thực tế, khi K ≈ 1 gọi là hai cuộn ghép chặt K<<1 gọi là hai cuộn ghép lỏng

Điện áp cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp

Điện áp cảm ứng ở cuộn sơ cấp và thứ cấp quan hệ với nhau theo tỉ số:

Trong đó N2/N1: Hệ số biến áp

• N1 = N2 thì U1 = U2 → biến áp 1 : 1 (cách ly)
• N2 > N1 thì U2 > U1 → biến áp tăng áp
• N2 < N1 thì U2 < U1 → biến áp hạ áp

Dòng điện sơ cấp và dòng điện thứ cấp

Công thức thể hiện quan hệ giữa dòng điện ở cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp:

Hiệu suất của biến áp

Hiệu suất của biến áp là tỉ số giữa công suất ra và công suất vào tính theo %, trong đó:

• P₁ – công suất đưa vào cuộn sơ cấp
• P₂ – công suất thu được ở cuộn thứ cấp
• P_{tổn thất} – Công suất điện mất mát do tổn thất của lõi và của dây cuốn

Để giảm tổn hao năng lượng trong lõi sắt từ, dây đồng và từ thông rò người ta dùng loại lõi làm từ các lá sắt từ mỏng, có quét sơn cách điện, dùng dây đồng có tiết diện lớn & ghép chặt

Ký hiệu của biến áp

Dựa theo kết cấu và chức năng mà chúng ta ký hiệu các loại máy biến áp thành 7 loại sau:

Phân loại và ứng dụng

Ứng dụng:

• biến đổi điện áp xoay chiều
• dùng để cách ly giữa mạch các mạch điện (dùng loại biến áp có hai cuộn dây sơ cấp và thứ cấp cách điện với nhau)
• biến đổi tổng trở: dùng biến áp ghép chặt
• biến áp cao tần: dùng để truyền tín hiệu có chọn lọc (dùng loại ghép lỏng)

Phân loại theo ứng dụng:

• Biến áp cộng hưởng
• Biến áp cấp điện (biến áp nguồn)
• Biến áp âm tần
• Biến áp xung