Máy biến áp có thể thay đổi cả điện áp và dòng điện. Yếu tố chính giúp máy biến áp hoạt động là cảm ứng hỗ tương giữa hai cuộn dây được nối với nhau bằng từ thông chung. Lớp cách điện cần thiết để giữ các cuộn dây tách biệt và ngăn ngừa đoản mạch. Máy biến áp có thể được dùng để cách ly hai mạch điện hoặc điều chỉnh điện áp trong bộ chỉnh lưu.
Khái niệm về máy biến áp
Máy biến áp là một thiết bị điện tĩnh có khả năng truyền năng lượng điện từ mạch này sang mạch khác mà không làm thay đổi tần số. Máy biến áp không chỉ thay đổi điện áp mà còn thay đổi dòng điện. Dòng điện xoay chiều được sử dụng cho việc truyền tải. Máy biến áp hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ và cảm ứng hỗ tương. Thay đổi tỷ số vòng dây của máy biến áp sẽ làm tăng hoặc giảm điện áp. Khi điện áp thay đổi, dòng điện cũng sẽ thay đổi tương ứng.
Nguyên lý máy biến áp
Hiện tượng cơ bản giúp máy biến áp hoạt động là cảm ứng hỗ tương giữa hai cuộn dây được liên kết bằng từ thông chung. Cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp là các cuộn cảm ứng. Chúng cách điện về điện nhưng liên kết về từ. Một nguồn điện xoay chiều được nối với cuộn sơ cấp để tạo ra từ thông xoay chiều quanh nó. Lõi từ cung cấp kênh dẫn từ thông nối cuộn thứ cấp. Phần lớn từ thông được gọi là “từ thông chính” khi nó liên kết với cuộn thứ cấp; phần còn lại gọi là “từ thông rò”.
Theo định luật Faraday về cảm ứng điện từ, từ thông xoay chiều gây ra suất điện động (EMF) trong cuộn thứ cấp. Suất điện động này có cùng tần số với suất điện động ban đầu. Năng lượng được truyền từ mạch sơ cấp sang mạch thứ cấp nếu cuộn thứ cấp được đóng và dẫn dòng điện cảm ứng.
Cấu tạo máy biến áp
Máy biến áp gồm ba bộ phận chính:
- Lõi từ
- Cuộn sơ cấp
- Cuộn thứ cấp
Lõi từ:
Lõi từ tạo mạch từ kín, dẫn từ thông từ cuộn sơ cấp sang cuộn thứ cấp với điện trở từ thấp. Thường làm bằng thép silic định hướng hạt (CRGOS).
Cuộn sơ cấp:
Cuộn sơ cấp là cuộn chính, nơi dòng điện xoay chiều đi vào. Cấu trúc cuộn dây thay đổi tùy thuộc máy biến áp là tăng áp hay giảm áp.
Cuộn thứ cấp:
Cuộn thứ cấp nhận từ thông từ cuộn sơ cấp. Cấu trúc cuộn dây cũng thay đổi tùy thuộc vào loại máy biến áp (tăng áp hoặc giảm áp). Máy biến áp có thể tăng hoặc giảm điện áp tùy theo thiết kế.
Nguyên lý hoạt động
Máy biến áp sử dụng cảm ứng hỗ tương giữa cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp để truyền năng lượng từ mạch này sang mạch khác. Cuộn sơ cấp nhận điện áp xoay chiều, tạo ra từ thông xoay chiều. Từ thông này liên kết với cuộn thứ cấp, gây ra suất điện động theo định luật Faraday. Nếu mạch thứ cấp được đóng, dòng điện sẽ chạy qua.
