Trong giáo trình này các bạn sẽ được biết cách để mà chế tạo ra một Máy biến áp ngâm dầu ba pha hoàn chỉnh.. Phân loại MBA Máy biến áp tăng áp và máy biến áp giảm áp: Thường được sử d
THIỆU CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP
Giới thiệu chung về MBA
Máy biến áp, hay còn gọi là biến thế, là thiết bị điện dùng để truyền tải năng lượng hoặc tín hiệu điện xoay chiều giữa các mạch nhờ cảm ứng điện từ Thiết bị này gồm có một cuộn dây sơ cấp và một hoặc nhiều cuộn dây thứ cấp liên kết qua trường điện từ nhằm điều chỉnh điện áp và dòng điện phù hợp.
Hệ thống đầu vào MBA:
Máy biến áp tăng áp và máy biến áp giảm áp: Thường được sử dụng để tăng và giảm điện áp trong lưới truyền tải và phân phối điện
Máy biến áp 3 pha thường được sử dụng nhiều hơn nhờ vào tính kinh tế vượt trội so với máy biến áp 1 pha Tuy nhiên, khi xem xét về kích thước và khả năng vận chuyển, các bộ ba máy biến áp 1 pha lại phù hợp hơn, vì chúng dễ dàng di chuyển và lắp đặt hơn so với một máy biến áp 3 pha lớn.
Máy biến áp lực, máy biến áp phân phối, máy biến áp đo lường:
Máy biến áp lực thường được sử dụng trong lưới điện để tăng hoặc giảm điện áp, đảm bảo sự ổn định và hiệu quả truyền tải điện năng Thiết bị này hoạt động hiệu quả nhất khi tải cao hoặc trong các giờ cao điểm, giúp tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của hệ thống điện.
Máy biến áp phân phối đóng vai trò quan trọng trong việc giảm điện áp để phân phối cho người sử dụng và mục đích thương mại Loại máy này có khả năng điều chỉnh điện áp hiệu quả, hoạt động liên tục 24 giờ mỗi ngày và đạt hiệu quả tối đa ở mức tải 50%.
Máy biến áp 2 cuộn dây và máy biến áp tự ngẫu thường được sử dụng với tỷ số cuộn cao áp và hạ áp lớn hơn 2 Tuy nhiên, ngày nay, chúng hiệu quả về mặt chi phí hơn khi áp dụng trong các hệ thống có tỷ số cuộn nhỏ hơn 2.
Máy biến áp ngoài trời và máy biến áp trong nhà: Là loại máy thiết kế để lắp đặt ngoài trời hay lắp trong nhà
Máy biến áp có hai loại chính là máy biến áp làm mát bằng dầu và máy biến áp khô Trong đó, máy biến áp làm mát bằng dầu sử dụng dầu máy biến áp làm môi trường làm mát, giúp tăng hiệu quả truyền nhiệt và bảo vệ các bộ phận bên trong Ngược lại, máy biến áp khô được làm mát bằng không khí, phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu ít bảo trì và môi trường khô ráo.
Máy biến áp loại Core type (mạch từ bên ngoài cuộn dây): Shell type (cuộn dây nằm bên ngoài mạch từ) và Berry type
Máy biến áp core type có cấu trúc gồm hai trụ và hai thanh ngang tạo thành khung chắc chắn Lõi từ được thiết kế hình vuông với một mạch từ chung, giúp tối ưu hiệu quả truyền tải điện năng Các cuộn dây hình trụ, gồm cả cuộn dây cao áp (HV) và hạ áp (LV), được đặt trực tiếp trên các trụ để đảm bảo hoạt động ổn định và hiệu quả của máy biến áp.
Máy biến áp shell type: Nó có một trụ ở giữa và hai trụ bên ngoài
Cả cuộn HV, LV được đặt trên một trụ ở giữa Máy biến áp này có mạch từ kép
Máy biến áp Berry type: Mạch từ trông như hình bánh xe Phần vỏ kim loại được cố định chặt chẽ và đổ đầy dầu bên trong
Máy biến áp có cấu tạo chung gồm 3 bộ phận chính là lõi thép, cuộn dây và vỏ máy
Lõi thép của máy biến áp gồm có trụ và gông, trong đó trụ dùng để đặt dây quấn còn gông liên kết các trụ thành mạch từ kín Lõi thép được chế tạo từ nhiều lá sắt mỏng ghép cách điện và làm bằng vật liệu dẫn từ tốt nhằm dẫn từ thông hiệu quả và làm khung cho dây cuốn Đặc biệt, các loại biến áp dùng trong lĩnh vực thông tin với tần số cao thường sử dụng lá thép permalloy ghép lại để tối ưu hóa hiệu suất hoạt động.
Cuộn dây, thường làm bằng đồng hoặc nhôm và được bọc cách điện, có vai trò nhận và truyền năng lượng trong biến áp Sử dụng dây đồng giúp dẫn điện tốt hơn, hạn chế oxi hóa và nâng cao tuổi thọ thiết bị Trong cấu trúc biến áp, cuộn dây sơ cấp tiếp nhận năng lượng từ mạch điện xoay chiều, trong khi cuộn dây thứ cấp truyền năng lượng ra tải tiêu thụ Số vòng dây của hai cuộn phải khác nhau, phù hợp với nhiệm vụ của máy, có thể là N1 > N2 hoặc ngược lại.
Vỏ máy biến áp được làm từ các chất liệu khác nhau như thép, gang hoặc tôn mỏng tùy thuộc vào từng loại máy Chức năng chính của vỏ máy là bảo vệ các phần tử bên trong, bao gồm nắp thùng và thùng máy, đảm bảo an toàn và độ bền cho thiết bị Nắp thùng giúp đậy kín trên thùng, giữ cho các linh kiện bên trong được bảo vệ khỏi bụi bẩn, ẩm ướt và tác động từ môi trường ngoài.
Một máy biến áp giữ cho tổng công suất không đổi khi điện áp tăng hoặc giảm Khi điện áp tăng lên, dòng điện giảm xuống:
Máy biến áp hoạt động dựa trên cảm ứng điện từ để thay đổi điện áp và dòng điện, giúp chuyển đổi tín hiệu xoay chiều từ phần sơ cấp sang phần thứ cấp Khi một tín hiệu xoay chiều được đưa vào cuộn sơ cấp, dòng điện thay đổi tạo ra từ trường biến đổi, từ trường này liên kết qua cuộn thứ cấp để sinh ra điện áp mới Quá trình này cho phép máy biến áp ghép hiệu quả giữa thành phần sơ cấp và thứ cấp, đảm bảo điện áp đặt vào sơ cấp cũng sẽ xuất hiện trong thành phần thứ cấp.
Máy biến áp không cho phép dòng điện một chiều (DC) đi qua, nhờ vào nguyên lý cách ly DC Điều này xuất phát từ việc dòng điện một chiều không tạo ra sự thay đổi từ trường cần thiết để sinh ra điện áp ở cuộn thứ cấp của máy biến áp Do đó, máy biến áp chỉ hoạt động hiệu quả với dòng điện xoay chiều (AC), đảm bảo an toàn và hiệu suất truyền tải điện năng.
Hình minh họa mô tả một máy biến áp hoạt động đơn giản, trong đó dòng điện Ip đi kèm với điện áp Vp, tạo ra từ thông trong lõi sắt nhờ vào các cuộn dây Np Từ thông này truyền qua các vòng dây Ns trên mạch thứ hai, sinh ra dòng điện Is và hiệu điện thế Vs trong mạch thứ hai Công suất điện của máy biến áp vẫn giữ nguyên, được tính bằng tích của V và I, đảm bảo sự chuyển đổi năng lượng hiệu quả giữa hai mạch.
Nguyên tắc cơ bản của máy biến áp dựa trên mối quan hệ tỷ lệ giữa số vòng dây của cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp và điện áp tương ứng Tỷ số giữa số vòng dây của hai cuộn gọi là tỷ số vòng, quy định mối liên hệ trực tiếp với điện áp sơ cấp và điện áp ra Khi tỷ số vòng dây thay đổi, hiệu điện thế của dòng điện xoay chiều cũng thay đổi theo, giúp máy biến áp điều chỉnh điện áp một cách hiệu quả.
Np/Ns=Vp/Vs=Is/Ip
Hình 1-1: sơ đồ nguyên lý
Bảng 1-1: tỷ số vòng dây
Loại MBA Điện áp Tỷ lệ Dòng điện Công suất Để giảm điện áp điện áp đầu vào (sơ cấp)> điện áp đầu ra (thứ cấp)
Np>Ns Ip N2 hoặc ngược lại).
Vỏ máy biến áp thường được làm từ các chất liệu như thép, gang hoặc tôn mỏng, phù hợp với từng loại máy biến áp Công dụng chính của vỏ là bảo vệ các phần tử bên trong máy, bao gồm nắp thùng và thùng, giúp đảm bảo an toàn và độ bền cho thiết bị Nắp thùng có nhiệm vụ đậy kín trên thùng, tránh bụi, ẩm và các tác nhân gây hại khác tác động vào các bộ phận bên trong máy biến áp.
Một máy biến áp giữ cho tổng công suất không đổi khi điện áp tăng hoặc giảm Khi điện áp tăng lên, dòng điện giảm xuống:
Máy biến áp hoạt động dựa trên cảm ứng điện từ để thay đổi điện áp và dòng điện của tín hiệu xoay chiều Khi một tín hiệu xoay chiều được đưa vào cuộn sơ cấp, dòng điện thay đổi tạo ra từ trường biến đổi, từ đó hình thành dòng cảm ứng trong cuộn thứ cấp Quá trình này cho phép truyền tải điện năng hiệu quả từ thành phần sơ cấp sang thành phần thứ cấp của máy biến áp Điện áp trên thành phần sơ cấp sẽ truyền qua từ thông liên kết để tạo ra điện áp tương ứng trên thành phần thứ cấp, đảm bảo sự chuyển đổi điện áp phù hợp theo nguyên tắc cảm ứng điện từ.
Máy biến áp không cho phép dòng điện DC chạy qua, điều này gọi là cách ly DC Nguyên nhân là do dòng điện DC không tạo ra sự thay đổi từ trường, vì vậy không thể sinh ra điện áp trên thành phần thứ cấp của máy biến áp.
Hình minh họa thể hiện một máy biến áp hoạt động đơn giản, nơi dòng điện Ip đi kèm với điện áp Vp và tạo ra từ thông trong lõi sắt nhờ vào các cuộn dây Np Từ thông này truyền qua các vòng dây Ns trên mạch thứ hai, dẫn đến sự xuất hiện của dòng điện Is và hiệu điện thế Vs trong mạch thứ hai Công suất điện của máy biến áp (tính bằng V × I) vẫn giữ nguyên, đảm bảo sự truyền năng lượng hiệu quả giữa hai mạch.
