Lõi Thép Máy Biến Áp - Máy Biến Áp: Cấu Tạo & Nguyên Lý Hoạt Động (2023)

-

Máy biến áp là một thiết bị vô cùng quan trọng trong hệ thống điện. Vậy lõi thép máy biến áp có tác dụng gì khi máy hoạt động. Bài viết sau đây sẽ giúp bạn trả lời câu hỏi này cũng như cung cấp cho bạn thêm một số thông tin về loại máy này.

Bạn đang xem: Lõi thép máy biến áp

1. Máy biến áp là gì?

Máy biến áp hay còn được gọi là máy biến thế, là một thiết bị điện từ loại tĩnh làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ. Máy có thể biến đổi một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp này thành hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp khác mà tần số không thay đổi.

Nói cách khác, máy biến áp là loại máy có chức năng thay đổi hiệu điện thế từ trạm cung cấp đến các trạm tiêu thụ nhằm giảm hiệu điện thế đến mức phù hợp với nhu cầu sử dụng. Điều này giúp người dùng tránh được những sự cố điện phát sinh cũng như bảo vệ thiết bị điện hoạt động an toàn và hiệu quả. Bên cạnh đó, máy còn giúp bảo vệ động cơ, mạch điện và các thiết bị không bị quá tải.

*

Máy biến áp trong các nhà máy

2. Cấu tạo của máy biến áp

Hiện nay, có nhiều loại máy biến áp khác nhau với từng mục đích sử dụng riêng. Nhưng nhìn chung, máy biến áp sẽ có cấu tạo cơ bản như sau:

Lõi thép của máy

Lõi thép là bộ phận được tạo thành từ các lá thép kỹ thuật điện có khả năng dẫn từ tốt và có độ dày khoảng 0.35 - 1mm. Mặt ngoài của lá thép được sơn 1 lớp cách điện và được ghép lại với nhau tạo thành lõi thép.

Dây quấn của máy

Bộ phận này có chức năng nhận và truyền năng lượng. Dây quấn thường được làm từ đồng hoặc nhôm có tiết diện tròn hoặc chữ nhật và bên ngoài được bọc 1 lớp cách điện. Một máy biến áp thường được cấu tạo bởi 2 hoặc nhiều dây cuốn.

Vỏ máy biến áp

Vỏ máy thường được làm từ nhựa, sắt hoặc thép. Vỏ máy biến áp có 2 bộ phận chính là thùng máy biến áp và nắp thùng máy biến áp. Trong đó, thùng biến áp là nơi đặt lõi thép, dây quấn và dầu biến áp.

Còn nắp thùng biến áp dùng để đậy kín thùng máy. Trên nắp thùng có một số bộ phận như sứ ra của dây quấn cao áp và hạ áp, bình dãn dầu, ống bảo hiểm, lỗ nhỏ đặt nhiệt kế, relay hơi, bộ truyền động cầu dao đổi, nối các đầu điều chỉnh điện áp.

*

Tìm hiểu nguyên lý hoạt động của máy biến áp

3. Lõi thép máy biến áp có tác dụng gì?

Lõi thép đóng vai trò vô cùng trong máy biến áp. Lõi thép được phân ra làm 2 bộ phận chính là trụ để đặt dây quấn và gông dùng nối liền giữa các trụ để tạo thành mạch từ kín. Khi máy hoạt động, lõi thép máy biến áp có tác dụng dẫn từ thông, đồng thời làm khung để đặt dây dẫn.

4. Nguyên lý làm việc của máy biến áp

Máy biến áp hoạt động theo 2 hiện tượng vật lý là dòng điện đi qua dây dẫn tạo ra từ trường và sự biến thiên từ thông trong cuộn dây tạo ra hiệu điện thế cảm ứng. Cụ thể, khi dây quấn 1 có N1 vòng dây và dây quấn 2 có N2 vòng dây được quấn trên lõi thép. Khi đặt một điện áp xoay chiều U1 vào dây quấn 1 thì sẽ có dòng điện i1 chạy trong dây quấn 1.

Khi đó, trong lõi thép sinh ra từ thông móc vòng với cả 2 dây quấn 1 và 2. Theo định luật cảm ứng điện từ, các suất điện động cảm ứng e1 và e2 xuất hiện. Dây quấn 2 có suất điện động e2 tạo ra dòng điện i2 đưa ra tải với điện áp xoay chiều U2. Lúc này, năng lượng của dòng điện xoay chiều đã truyền từ dây quấn 1 sang dây quấn 2 và khi đó:

Nếu N2>N1 thì U2>U1 và i2

Nếu N2i1, nghĩa là máy giảm áp.

5. Phân loại máy biến áp

Thực tế, có rất nhiều cách để phân loại máy biến áp. Phân loại dựa trên cấu tạo thì có máy biến áp 1 pha và 3 pha. Phân loại theo chức năng thì có máy biến áp hạ thế và tăng thế. Còn phân loại theo cách thức cách điện thì có máy biến áp lõi dầu, máy biến áp lõi không khí,...

6. Ứng dụng của máy biến áp

Máy biến áp thường được lắp đặt trong các hộ gia đình hoặc trong các công trình dân dụng quy mô lớn như trung tâm thương mại, bệnh viện, chung cư,... và các trạm biến áp. Những loại máy có công suất lớn được ứng dụng trong một số ngành nghề như công nghệ luyện kim, điện lực.

Còn những loại máy có công suất nhỏ hơn thì được dùng trong các nhà máy xí nghiệp với vai trò đo lường hoặc thí nghiệm. Ngoài ra, những máy có công suất nhỏ còn được dùng trong các hộ gia đình dùng để điều chỉnh điện áp giúp các thiết bị điện hoạt động bình thường và ổn định.

Công ty Cổ Phần Cơ Điện Trần Phú, tiền thân là Xí nghiệp cơ khí Trần Phú được thành lập năm 1965, trải qua gần 6 thập kỷ xây dựng & phát triển, đến nay Trần Phú là một trong những doanh nghiệp hàng đầu trong lĩnh vực sản xuất dây và cáp điện.


Từ năm 2020, Trần Phú chính thức tạo bước nhảy vọt về công nghệ sản xuất khi xây dựng và chính thức vận hành nhà máy sản xuất dây cáp điện với quy mô 5ha tại KCN Việt nam – Singapore VSIP Hải Dương. Tại nhà máy mới, cả 4 công đoạn quan trọng nhất trong sản xuất dây điện: Kéo – Bện – Bọc lõi – Bọc vỏ Trần Phú đều đầu tư máy của 2 nhà chế tạo máy sản xuất dây điện hàng đầu thế giới là Niehoff và Rosendahl…Điều này cho phép Trần Phú đem đến cho thị trường những sản phẩm dây cáp điện chất lượng không chỉ tốt hơn mà đó còn là những sản phẩm vô cùng tinh xảo. Đáp ứng đúng lời hứa thương hiệu từ ngày mới thành lập: “Độ bền thách thức thời gian” và “Tiêu hao nhỏ nhất trên đường dây điện”.

Công ty Cổ phần Cơ điện Trần Phú

Trụ sở: Số 41 phố Phương Liệt - Quận Thanh Xuân - TP Hà Nội Địa chỉ văn phòng: Số 1 Trần Danh Tuyên - Phường Phúc Lợi - Quận Long Biên - TP Hà Nội Nhà máy: KCN Viet Nam Singapore (VSIP) – Xã Cẩm Điền – Huyện Cẩm Giàng – Tỉnh Hải Dương

Hiện nay, máy biến áp đóng vai trò quan trọng trong hệ thống điện, dùng để truyền tải, phân phối điện năng. Ngoài ra còn nhiều chức năng khác tuỳ thuộc mục đích sử dụng.


Máy biến áp

Máy biến áp là một thiết bị từ tĩnh, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, dùng để biến đổi một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp này (U1, I1, f) thành một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp khác (U2, I2, f), với tần số không thay đổi.

Xem thêm: Bảng báo giá cửa nhôm kính thường giá rẻ 3/2023, báo giá cửa nhôm kính giá rẻ, cao cấp 2023

*
Hình ảnh: Máy biến áp

Cấu tạo máy biến áp

Lõi thép

Lõi thép của máy biến áp được chế tạo bằng những vật liệu có độ dẫn từ cao vì nó được dùng để dẫn từ thông chính trong máy.Vật liệu chế tạo lõi thép là thép kỹ thuật điện (còn gọi là tôn silic).Để giảm tổn hao do dòng điện xoáy trong lõi (dòng Fuco), người ta không làm thành khối liền mà dùng các lá thép có chiều dày từ 0,3mm – 0,5mm, có phủ cách điện ghép.Hình dạng khác nhau như hình chữ nhật, hình xuyến…

Lõi thép được chia làm hai phần:

Trụ từ: là nơi để đặt dây quấn,Gông từ: là phần khép kín mạch từ giữa các trụ.

Trụ từ và gông từ tạo thành mạch từ khép kín,

Dây quấn

Dây quấn máy biến áp thường được chế tạo bằng dây đồng (hoặc nhôm), tiết diện chữ nhật, hoặc tròn, phía ngoài có bọc cách điện.Dây quấn gồm nhiều vòng dây quấn quanh trụ từ. Giữa các vòng dây, giữa các dây quấn được cách điện với nhau và cách điện với lõi thép.

Máy biến áp thường có 2 hoặc nhiều dây quấn.

Dây quấn nhận điện áp vào ⇒ sơ cấp.Dây quấn đưa điện áp ra ⇒ thứ cấp.Ký hiệu dây quấn sơ cấp, thứ cấp:

Các đại lượng ứng với dây quấn sơ cấp trong ký hiệu có ghi chỉ số 1: số vòng dây sơ cấp W1, điện áp sơ cấp U1, dòng điện sơ cấp I1, công suất vào P1…

Các đại lượng ứng với dây quấn thứ cấp trong ký hiệu có ghi chỉ số 2: số vòng dây thứ cấp W2, điện áp thứ cấp U2, dòng điện thứ cấp I2, công suất đưa ra P2 .

Thường trong các máy biến áp có một cuộn sơ cấp, nhưng có thể có một hay nhiều cuộn thứ cấp. Lúc này trong ký hiệu còn ghi thêm số cuộn. Ví dụ W21, W22; U21,.. ; I21, I22…

Các phần phụ khác

Hệ thống làm mát: Nhiệt lượng sinh ra trong dây quấn và lõi thép của máy biến áp cần được thải ra môi trường xung quanh nhằm tránh hiện tượng tăng nhiệt độ làm hỏng máy.Làm mát khô: Làm mát bằng không khí, có loại không cưỡng bức và cưỡng bức.Làm mát ướt: Đặt lõi thép và dây quấn trong một thùng chứa dầu máy biến áp và hệ thống tản nhiệt (đối với các máy công suất lớn).Ngoài ra, còn có các sứ xuyên ra để đấu dây quấn ra ngoài, có bộ phận chuyển mạch để điều chỉnh điện áp, rơ le để bảo vệ máy, bình dãn dầu, thiết bị chống ẩm.

Nguyên ký làm việc của máy biến áp

*
Hình ảnh: Sơ đồ nguyên lý máy biến áp

Để nghiên cứu nguyên lý làm việc của máy biến áp ta xét máy biến áp một pha hai dây quấn.

Dây quấn sơ cấp có W1 vòng, dây quấn thứ cấp có W2 vòng.Cấp điện xoay chiều, điện áp U1 vào dây quấn sơ cấp, sẽ có dòng điện sơ cấp i1.Dây quấn thứ cấp nối với tải.

Dòng i1 sinh ra từ thông F biến thiên chạy trong lõi thép có chiều như hình vẽ (chiều của F theo quy tắc vặn nút chai), xuyên qua cả 2 dây quấn sơ cấp W1 và thứ cấp W2 và là từ thông chính của máy.

Dòng điện i1 biến thiên theo qui luật hàm sin ⇒ từ thông F biến thiên ⇒ theo định luật cảm ứng điện từ, ở các dây quấn có sức điện động cảm ứng.

Dây quấn sơ cấp ⇒ sức điện động e1 Dây quấn thứ cấp ⇒ sức điện động e2.Từ thông F biến thiên theo qui luật hàm sin.

Các đại lượng định mức máy biến áp

Điện áp định mức

Điện áp sơ cấp định mức U1đm (V,KV): là điện áp qui định cho dây quấn sơ cấp.Điện áp thứ cấp định mức U2đm (V,KV): là điện áp đo được giữa các cực của dây quấn thứ cấp khi dây quấn thứ cấp hở mạch (chưa đấu tải) và điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp là định mức.Máy biến áp 1 pha: điện áp định mức là điện áp pha.Máy biến áp 3 pha: điện áp định mức là điện áp dây.

Dòng điện định mức

Dòng điện định mức sơ cấp I1đm (A) và thứ cấp I2đm (A) là dòng điện qui định cho mỗi dây quấn, ứng với công suất định mức và điện áp định mức.Với máy 3 pha: dòng điện định mức là dòng điện dây.

Công suất định mức Sđm

Máy 1 pha: Sđm = U2đm x I2đm = U1đm x I1đm.Máy 3 pha: Sđm = Căn 3 x U2đm x I2đm = Căn 3 x U1đm x I1đm.

Công dụng của máy biến áp

Máy biến áp dùng để tăng điện áp từ máy phát điện lên đường dây tải điện đi xa, và giảm điện áp ở cuối đường dây để cung cấp cho tải.Các máy biến áp công suất nhỏ, ổn áp, thiết bị sạc (230V sang DC 24, 12, 3V,…Ngoài ra máy biến áp còn được sử dụng trong các thiết bị lò nung (máy biến áp lò), trong hàn điện (máy biến áp hàn), biến áp khởi động động cơ, đo lường…

Các loại máy biến áp chính

Máy biến áp điện lực

Dùng để truyền tải và phân phối công suất trong hệ thống điện lực.

Máy biến áp chuyên dùng

Sử dụng ở lò luyện kim, các thiết bị chỉnh lưu, máy biến áp hàn …

Máy biến áp tự ngẫu

Dùng để liên lạc trong hệ thống điện, mở máy động cơ không đồng bộ công suất lớn.

Máy biến áp đo lường

Dùng để giảm các điện áp và dòng điện lớn đưa vào các dụng cụ đo tiêu chuẩn.