Ngày đăng 01 Tháng Bảy 2021 1:01 CH
Cùng với việc áp dụng công nghệ và những tiến bộ trong lĩnh vực thiết kế chế tạo máy biến áp tăng 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 tăng áp
Máy biến áp hay máy biến thế là thiết bị điện từ tĩnh, làm việc dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ, dùng để biến đổi hệ thống điện áp, với tần số không đổi.
Ở máy biến áp tăng áp, việc biến đổi điện áp chỉ thực hiện được khi dòng điện là xoay chiều hoặc dòng điện biến đổi xung. Máy biến áp được dùng trong hệ thống truyền tải và phân phối điện năng, ngoài ra máy biến áp tăng áp cũng được dùng cho một số yêu cầu khác như nối mạch chỉnh lưu, làm nguồn cấp điện cho lò điện, máy hàn, máy thử nghiệm… Máy tăng thế có hai hay nhiều dây quấn đặt chung trên một mạch từ, các dây quấn có thể nối điện hoặc không nối điện với nhau, khi chúng nối điện với nhau ta gọi là máy biến áp tự ngẫu.
Máy biến áp khô tự ngẫu 3 pha 10KVA
Giá bán: 4.240.000 VND -39 %
Giá niêm yết: 7.000.000 VND
Máy biến áp khô tự ngẫu 3 pha 20KVA
Giá bán: 7.85.000 VND -35 %
Giá niêm yết: 12.200.000 VND
Máy biến áp khô tự ngẫu 3 pha 30KVA
Giá bán: 9.35.000 VND -39 %
Giá niêm yết: 15.500.000 VND
Máy biến áp khô tự ngẫu 3 pha 40KVA
Giá bán: 10.750.000 VND -39 %
Giá niêm yết: 19.200.000 VND
Cấu tạo máy biến áp
Cấu tạo chung của mọi máy biến áp gồm 3 thành phần chính: Lõi thép, dây quấn và vỏ máy.
Lõi thép
Lõi thép dùng để dẫn từ thông, được chế tạo từ các vật liệu dẫn từ tốt. Được ghép từ các lá thép kỹ thuật điện thành mạch vòng khép kín, các lá thép mỏng mặt ngoài có sơn cách điện với bề dày từ 0,3 - 0,5mm.
Lõi thép gồm 2 phần gồm Trụ và Gông. Trụ là phần để đặt dây quấn còn Gông là phần nối liền giữa các trụ để tạo thành mạch từ kín.
Dây quấn
Nhiệm vụ của dây quấn là nhận năng lượng vào và truyền năng lượng ra.
Dây quấn thường làm bằng dây đồng hoặc nhôm, tiết diện tròn hay chữ nhật, bên ngoài có bọc cách điện. Dây quấn gồm nhiều vòng dây và lồng vào trụ thép, giữa các vòng dây, giữa các dây quấn và giữa dây quấn với lõi ép đều có cách điện. Máy biến áp thường có hai hoặc nhiều dây quấn. và số vòng dây của các cuộn là khác nhau, tùy thuộc vào nhiệm vụ của máy biến áp.
Có 2 loại dây quấn: dây quấn sơ cấp và dây quấn thứ cấp
-
Dây quấn nhận năng lượng từ lưới gọi là dây quấn sơ cấp
-
Dây quấn cung cấp năng lượng cho phụ tải gọi là dây quấn thứ cấp
Số vòng dây của cuộn sơ cấp và thứ cấp là khác nhau. Số vòng dây cuộn sơ cấp lớn hơn số vòng dây cuộn thứ cấp thì là máy biến áp hạ áp [máy biến áp hạ thế], ngược lại số vòng dây cuộn sơ cấp nhỏ hơn số vòng dây cuộn thứ cấp thì là máy biến áp tăng áp [máy biến áp tăng thế].
Ngoài ra người ta cũng có thể phân biệt dây quấn máy biến áp thành dây quấn cao áp và dây quấn hạ áp.
-
Dây quấn có điện áp cao gọi là dây quấn cao áp
-
Dây quấn có điện áp thấp hơn gọi là dây quấn hạ áp
Xét về cấu tạo, dây quấn được chia thành 2 loại: dây quấn đồng tâm và dây quấn xen kẽ.
-
Dây quấn đồng tâm: có tiết diện ngang là những vòng tròn đồng tâm. Những kiểu dây quấn đồng tâm chính gồm:
-
Dây quấn hình trụ, dùng cho cả dây quấn hạ áp và cao áp [hình 4a].
-
Dây quấn hình xoắn, dùng cho dây quấn hạ áp có nhiều sợi chập [hình 4b].
-
Dây quấn hình xoắn ốc liên tục, dùng cho dây quấn cao áp, tiết diện dây dẫn chữ nhật [hình 4c].
-
Dây quấn xen kẽ: Các bánh dây cao áp và hạ áp lần lượt xen kẽ nhau dọc theo trụ thép [hình 4d].
Vỏ máy
Tùy theo từng loại máy biến áp mà vỏ máy biến áp được làm bằng các chất liệu khác nhau. Chúng 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 và trên đó có các bộ phận quan trọng như:
-
Sứ ra [cách điện] của dây quấn cao áp và dây quấn hạ áp.
-
Bình dãn dầu [bình dầu phụ] có ống thủy tinh để xem mức dầu
-
Ống bảo hiểm: làm bằng thép, hình trụ nghiêng, một đầu nối với thùng, một đầu bịt bằng một đĩa thuỷ tinh. Nếu áp suất trong thùng tăng lên đột ngột, đĩa thuỷ tinh sẽ vỡ, dầu theo đó thoát ra ngoài để máy biến áp không bị hỏng.
-
Lỗ nhỏ đặt nhiệt kế.
-
Rơle hơi dùng để bảo vệ máy biến áp.
-
Bộ truyền động cầu dao đổi nối các đầu điều chỉnh điện áp của dây quấn cao áp.
Công dụng của máy biến áp tăng áp
Máy biến áp có thể được dùng để tăng điện áp từ máy phát điện lên đường dây tải điện để đi xa, và giảm điện áp ở cuối đường dây để cung cấp nguồn điện áp phù hợp cho tải.
Ngoài ra, chúng còn được dùng trong các lò nung, hàn điện, đo lường hoặc làm nguồn điện cho các thiết bị điện, điện tử.
Xem thêm: Công dụng của máy biến áp 1 pha là gì?
Nguyên lý làm việc của máy biến áp
Máy biến áp hoạt động tuân theo 2 hiện tượng vật lý:
- Dòng điện chạy qua dây dẫn tạo ra từ trường.
- Sự biến thiên từ thông trong cuộn dây tạo ra 1 hiệu điện thế cảm ứng.
Cuộn dây N1 và cuộn dây N2 được quấn trên lõi thép khép kín. Đặt một điện áp xoay chiều U1 vào cuộn dây N1, trên cuộn dây này sẽ xuất hiện dòng điện I1 chạy trong dây dẫn, đồng thời trong dây dẫn sẽ xuất hiện từ thông móc vòng cho cả hai cuộn N1 và N2. Cuộn dây N2 được nối với tải thì trên cuộn N2 sẽ xuất hiện dòng điện I2 với điện áp U2. Như vậy, năng lượng của dòng điện xoay chiều đã được truyền từ dây quấn 1 sang dây quấn 2.
Các loại máy biến áp
Có rất nhiều loại máy biến thế. Một số cách phân loại:
-
Phân loại theo cấu tạo: máy biến áp 1 pha và máy biến áp 3 pha
-
Phân loại theo chức năng: máy biến áp tăng áp và máy biến áp giảm áp
-
Phân loại theo công dụng: máy biến áp thí nghiệm, máy biến áp đo lường, máy biến áp tự ngẫu,...
-
Phân loại theo thông số kỹ thuật
-
Phân loại theo cách thức cách điện: máy biến áp khô và máy biến áp dầu
Tổng kho biến áp Favitec chuyên cung cấp, lắp đặt máy biến áp Favitec chính hãng cho các hộ gia đình, cửa hàng, xưởng xuất, công ty tại các khu công nghiệp,…Với phong cách làm việc Nhanh Nhẹn - Chuyên Nghiệp - Nhiệt Tình. Nên khách hàng luôn tin tưởng và ủng hộ.
Xem thêm máy biến áp tại Favitec
biến áp 3 pha 30kva
biến áp 3 pha 200kva
biến áp 1 pha cách ly
09:02:3529/10/2019
Vậy Máy biến áp là gì, cấu tạo và nguyên tắc máy biến áp như thế nào? cuộn sơ cấp thứ cấp trong máy biến áp là gì? và bài toán truyền tải điện năng đi xa được giải quyết ra sao? chúng ta cùng tìm hiểu qua bài viết dưới đây.
I. Bài toán truyền tải điện năng đi xa
- Công suất phát đi từ nhà máy phát điện: P = U.I
- Công suất hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây tải:
→ Như vậy, với công suất phát P là xác định, để giảm ΔP ta phải giảm r hoặc tăng U
- Biện pháp giảm r có những hạn chế vì
- Như vậy, biện pháp tăng hiệu điện thế U có hiệu quả rõ rệt, tăng U lên n lần thì Phao phí giảm n2 lần.
II. Máy biến áp
- Máy biến áp là gì? Định nghĩa: Máy biến áp là những thiết bị có khả năng biến đổi điện áp [xoay chiều], nhưng không làm thay đổi tần số.
1. Cấu tạo và nguyên tắc của máy biến áp
• Cấu tạo của máy biến áp
- Bộ phận chính là một lỏi biến áp hình khung bằng sắt non có pha silic cùng với hai cuộn dây có điện trở nhỏ và độ tự cảm lớn quấn trên lỏi biến áp.
- Cuộn thứ nhất có N1 vòng nối vào nguồn phát điện gọi là cuộn sơ cấp.
- Cuộn thứ 2 có N2 vòng nối ra các cơ sở tiêu thụ điện năng gọi là cuộn thứ cấp.
• Nguyên tắc hoạt động của máy biến áp
- Dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ
- Nối hai đầu cuộn sơ vấp vào nguồn phát điện xoay chiều, dòng điện xoay chiều chạy trong cuộn sơ cấp tạo ra từ trường biến thiên trong lõi biến áp.
- Từ thông biến thiên của từ trường đó qua cuộn thứ cấp gây ra suất điện động cảm ứng trong cuộn thứ cấp.
2. Khảo sát thực nghiệm một máy biến áp
- Khảo sát bằng thực nghiệm những đặc tính của một máy biến áp bằng sơ đồ thực nghiệm như hình sau:
- Thay đổi các số vòng N1, N2 đi các điện áp U1, U2 ta thấy:
- Nếu N2 > N1 thì U2 > U1: Máy tăng áp
- Nếu N2 < N1 thì U2 < U1: Máy hạ áp
• Cuộn thứ cấp nối với tải tiêu thụ [I2 ≠ 0, máy biến áp ở chế độ có tải]
- Nếu hao phí điện năng trong máy biến áp không đáng kể [máy biến áp làm việc trong điều kiện lí tưởng] thì công suất của dòng điện trong mạch sơ cấp và trong mạch thứ cấp có thể coi bằng nhau: U1.I1 = U2.I2
- Do đó:
3. Ứng dụng của máy biến áp
a] Máy biến áp ứng dụng để truyền tải điện năng
- Thay đổi điệ áp của dòng điện xoay chiều đến các giá trị thích hợp
- Sử dụng trong việc truyền tải điện năng đi xa để giảm hao phí trên đường dây truyền tải
b] Máy biến áp ứng dụng nấu chảy kim loại trong hàn điện
- Sử dụng trong máy hàn điện nấu chảy kim loại:
III. Bài tập về máy biến áp và truyền tải điện năng
* Bài 1 trang 91 SGK Vật Lý 12: Máy biến áp là gì? Nêu cấu tạo và nguyên tắc làm việc của biến áp.
° Lời giải bài 1 trang 91 SGK Vật Lý 12:
- Máy biến áp là thiết bị có khả năng biến đổi điện áp xoay chiều.
- Cấu tạo của máy biến áp: Lõi sắt non hình chữ nhật. Hai cuộn dây N1, N2 có số vòng dây quấn khác nhau. Cuộn dây N1 nối với nguồn điện gọi là cuộn sơ cấp, cuộn dây N2 nối với tải tiêu thụ gọi là cuộn thứ cấp.
- Nguyên tắc hoạt động của máy biến áp: dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ, mắc hai đầu cuộn sơ cấp vào điện áp xoay chiều có tần số f. Dòng điện xoay chiều trong cuộn sơ cấp tạo ra từ thông biến thiên trong lõi sắt đi đến cuộn thứ cấp làm xuất hiện suất điện động cảm ứng. Khi máy biến áp hoạt động trong cuộn thứ cấp xuất hiện dòng điện xoay chiều cùng tần số với dòng điện ở cuộn sơ cấp.
* Bài 2 trang 91 SGK Vật Lý 12: Máy biến áp lí tưởng làm việc bình thường có tỉ số N2/N1 bằng 3 khi [U1, I1] = [360V, 6A] thì [U2, I2] bằng bao nhiêu?
A. [1080V, 18A] B. [120V, 2A]
C. [1080V, 2A] D. [120V, 18A]
° Lời giải bài 2 trang 91 SGK Vật Lý 12:
¤ Chọn đáp án: C.[1080V, 2A]
- Theo bài ra, ta có: N2/N1 = 3; lại có:
N2/N1 = U2/U1 ⇒ U2/U1 = 3 ⇒ U2 = 3U1 = 3.360 = 1080[V].
- Vì máy biến áp lý tưởng nên ta có:
I1/I2 = N2/N1 = 3 ⇒ I2 = I1/3 = 6/3 = 2[A].
* Bài 3 trang 91 SGK Vật Lý 12: Một biến áp có cuộn sơ cấp gồm 2000 vòng, cuộn thứ cấp gồm 100 vòng, điện áp và cường độ ở mạch sơ cấp là 120V, 0,8A. Điện áp và công suất ở cuộn thứ cấp là bao nhiêu?
A. 6V, 96W B. 240V, 96W
C. 6V, 4,8W D. 120V, 4,8W
° Lời giải bài 3 trang 91 SGK Vật Lý 12:
¤ Chọn đáp án: A. 6V, 96W
- Theo bài ra, ta có: N1 = 2000 vòng; N2 = 100 vòng, U1 = 120[V], I1 = 0,8[A].
- Áp dụng công thức: U2/U1 = N2/N1 ⇒ U2 = [N2/N1].U1 = [100/2000].120 = 6[V].
- Lại có: I1/I2 = N2/N1 ⇒ I2 = I1.[N1/N2] = 0,8.[2000/100] = 0,8.20 = 16[A].
- Công suất: P2 = U2.I2 = 6.16 = 96[W].
- Vậy điện áp và công suất ở cuộn thứ cấp là: [6V, 96W].
* Bài 4 trang 91 SGK Vật Lý 12: Một biến áp có hai cuộn dây lần lượt có 10000 vòng và 200 vòng.
a] Muốn tăng áp thì cuộn nào là cuộn sơ cấp? Nếu đặt vào cuộn sơ cấp điện áp hiệu dụng 220V thì điện áp hiệu dụng ở cuộn thứ cấp bằng bao nhiêu?
b] Cuộn nào có tiết diện dây lớn hơn?
° Lời giải bài 4 trang 91 SGK Vật Lý 12:
a] Để là máy tăng áp thì số vòng của cuộn dây thứ cấp phải lớn hơn số vòng dây của cuộn sơ cấp. Do đó số vòng cuộn sơ cấp là N1 = 200 vòng thì số vòng của cuộn thứ cấp là N2 = 10000 vòng, khi đó ta có:
U2/U1 = N2/N1 ⇒ U2 = U1.[N2/N1] = 220.[10000/200]=220.50 = 11000[V]
b] Vì N1 < N2 nên cuộn sơ cấp có tiết diện dây lớn hơn.
¤ Các giải thích khác [trong trường hợp tổng quát] là ta tính cường độ dòng điện như sau:
- Ta có: I1/I2 = N2/N1 = 10000/200 = 50.
- Như vậy, cường độ dòng điện ở cuộn sơ cấp lớn hơn 50 lần cường độ dòng điện ở cuộn thứ cấp. Do đó, cuộn sơ cấp có tiết diện dây lớn hơn cuộn thứ cấp.
* Bài 5 trang 91 SGK Vật Lý 12: Máy biến áp lí tưởng cung cấp một dòng điện 30A dưới một điện áp hiệu dụng 220V. Điện áp hiệu dụng ở cuộn sơ cấp là 5kV.
a] Tính công suất tiêu thụ ở cửa vào và ở cửa ra của biến áp
b] Tính cường độ hiệu dụng ở cuộn sơ cấp.
° Lời giải bài 5 trang 91 SGK Vật Lý 12:
a] Máy biến áp là lý tưởng [bỏ qua hao phí của máy biến áp]:
- Công suất tiêu thụ ở cửa vào và ở cửa ra của máy biến áp là:
P1 = P2 = U2I2 = 220.30 = 6600[W].
b] Tại cuộn sơ cấp, ta có: P1 = U1.I1 nên cường độ dòng điện hiệu dụng ở cuộn sơ cấp là:
I1 = P1/U1 = 6600/5000 = 1,32[A]
* Bài 6 trang 91 SGK Vật Lý 12: Một biến áp cung cấp một công suất 4kW dưới một điện áp hiệu dụng 110V. Biến áp đó nối với đường dây tải điện có điện trở tổng là 2Ω
a] Tính cường độ hiệu dụng trên đường dây tải điện.
b] Tính độ sụt thế trên đường dây tải điện.
c] Tính điện áp hiệu dụng ở cuối đường dây tải điện.
d] Xác định công suất tổn hao trên đường dây đó.
e] Thay biến áp trển dây bằng một biến áp có cùng công suất nhưng điện áp hiệu dụng ở cửa ra là 220V. Tính toán lại các đại lượng nêu ra ở bốn câu hỏi trên.
° Lời giải bài 6 trang 91 SGK Vật Lý 12:
a] Cường độ dòng điện hiệu dụng trên đường dây tải điện:
- Áp dụng công thức: P2 = U2.I2 ⇒ I2 = P2/U2 = 4000/110 = 36,36[A].
b] Độ sụt thế trên đường dây tải điện: ΔUd = Rd.I2 = 2.36,36 = 72,73[V].
c] Điện áp hiệu dụng ở cuối đường dây tải điện là:
Ud = U - ΔUd = 110 – 72,73 = 37,27[V].
d] Công suất tổn hao trên đường dây:
Php = [I2]2.Rd = [36,36]2.2 ≈ 2644,63[W].
e] Khi thay biến áp trên dây bằng một biến áp có cùng công suất, nhưng điện áp hiệu dụng ở của ra là U’2 = 220V, tương tự trên ta có:
- Cường độ dòng điện hiệu dụng trên dây tải điện:
I'2 = P2/U'2 = [4.103]/220 = 200/11 ≈ 18,18[A].
- Độ sụt thế trên đường dây tải điện:
ΔU'd = I'2.Rd = 18,18.2 ≈ 36,36[V].
- Điện ấp hiệu dụng ở cuối đường dây tải điện:
U'd = U' - ΔU'd = 220 - 36,36 = 183,64[V].
- Công suất tổn hao trên đường dây:
P'hp = I'2.Rd = [18,18]2.2 = 661,16[W].