Tại sao máy biến áp chỉ làm việc với nguồn điện xoay chiều

VIdeo khi nối máy biến áp vào nguồn điện một chiều sẽ xảy ra hiện tượng gì tại sao

Máy biến áp chỉ hoạt động trên AC và không thể hoạt động trên DC tức là nó đã được thiết kế để chỉ hoạt động trên dòng điện và điện áp xoay chiều.Để biết rằng điều gì sẽ xảy ra nếu chúng ta kết nối nguồn một chiều với nguồn sơ cấp của máy biến áp, hãy xem các ví dụ sau đây trong đó chúng ta kết nối một máy biến áp với nguồn AC trước và sau đó là DC.

Máy biến áp được kết nối với nguồn AC – Tại sao phải dùng điện xoay chiều để vận hành máy biến áp

Giả sử chúng ta kết nối một máy biến áp với nguồn cung cấp AC với dữ liệu sau khi nối máy biến áp với nguồn điện một chiều sẽ xảy ra hiện tượng nào :

Điện áp sơ cấp = V1= 230V
Điện trở = R1= 10 Ω
Độ tự cảm = L = 0,4 H
Tần số nguồn = 50Hz

Cho phép xem có bao nhiêu dòng điện sẽ chạy qua sơ cấp của một máy biến áp trong trường hợp xoay chiều.

Chúng ta biết rằng điện trở trong AC = Trở kháng

Trở kháng = Z =V / I tínhbằng Ω

Trong đó Z = √ [R2+ XL]2trong trường hợp mạch không thuần cảm.

XL= 2πfL

XL= 2 x 3,1415 x 50Hz x 0,4H

XL= 125,67Ω

Bây giờ cho trở kháng

Z = √ [R2+ XL]2

Đặt các giá trị

Z = √ [102Ω + 125,672Ω]

Z = 126,1 Ω

Hiện đang có trong chính

I = V / Z

I = 230V / 126,1Ω =1,82A

Dòng điện sơ cấp trong trường hợp AC = 1,82A

Máy biến áp được kết nối với nguồn điện một chiều – Tại sao phải dùng điện xoay chiều để vận hành máy biến áp

Nguồn điện một chiều đặt vào máy biến áp sẽ có hiện tượng Bây giờ kết nối cùng một máy biến áp với điện áp một chiều và để xem điều gì sẽ xảy ra.

Chúng ta biết rằng không có tần số trong DC tức là f = 0. Do đó, điện kháng cảm ứng XLsẽ bằng không nếu chúng ta đặtf= 0 trong XL= 2πfL.

Như vậy, dòng điện trong sơ cấp của máy biến áp trong trường hợp nguồn một chiều.

I = V / R

I = 230V / 10Ω

I = 23A.

Dòng điện chính trong trường hợp DC = 23A

Tính toán trên cho thấy dòng điện quá mức sẽ chạy trong cuộn sơ cấp của máy biến áp trong trường hợp nguồn điện một chiều sẽ làm cháy các cuộn sơ cấp của máy biến áp.Đây không phải là lý do duy nhất vì dòng điện sẽ là DC, bây giờ chúng ta hãy xem điều gì sẽ xảy ra trong trường hợp dòng điện trạng thái yếu trong máy biến áp.

Nếu cuộn sơ cấp của máy biến áp được kết nối với nguồn điện một chiều, cuộn sơ cấp sẽ tạo ra một dòng điện ổn định và do đó tạo ra một từ thông không đổi.Do đó, sẽ không có sức phản điện động nào được tạo ra. Cuộn sơ cấp của chúng sẽ tạo ra dòng điện quá mức do điện trở của cuộn sơ cấp thấp vì chúng ta biết rằng điện kháng cảm ứng [XL] bằng không do công thức điện kháng cảm ứng [XL= 2πfL] trong đó tần số của nguồn một chiều bằng không.Do đó, kết quả là cuộn sơ cấp sẽ quá nóng và cháy.Phải cẩn thận không để kết nối sơ cấp của máy biến áp qua Nguồn điện một chiều.

Bài viết liên quan biến áp nguồn dùng biến áp gì :

Vai trò của tụ điện trong mạch điện xoay chiều và một chiều là gì?

Tại sao phải dùng điện xoay chiều để vận hành máy biến áp?

Khi nói cuộn dây sơ cấp của máy biến áp với nguồn điện một chiều thì :Nếu chúng ta áp dụng điện áp hoặc dòng điện một chiều vào sơ cấp của máy biến áp, sau đây là kết quả

Chúng ta biết rằng

v = L [di / dt]

Ở đây:

v = Điện áp tức thời trên cuộn sơ cấp
L = Độ tự cảm của cuộn cảm
di / dt = Tốc độ thay đổi dòng điện tức thời trong A / s

Bây giờ trong trường hợp này, điện áp không đổi tức là DC, Bây giờ dòng điện [i] sẽ nhanh chóng tăng cho đến khi lõi sắt của máy biến áp bão hòa.

Ở giai đoạn này, dòng điện [i] sẽ tăng đến mức nguy hiểm và ngừng thay đổi.Khi không có sự thay đổi dòng điện [i], điện áp cảm ứng trong cuộn sơ cấp sẽ bằng 0 di / dt = 0 dẫn đến ngắn mạch cuộn dây máy biến áp với nguồn một chiều.

Khi dòng điện vượt quá mức an toàn, tổn thất điện năng cao sẽ xảy ra nhưP = I2R.điều này sẽ làm tăng nhiệt độ đến mức nguy hiểm và có thể xảy ra cháy nổ máy biến áp và dầu máy biến áp cũng có thể bắt lửa.

e = N dΦ / dt

Ở đây

e = EMF cảm ứng
N = số lượt
dΦ = Thay đổi từ thông
dt = Thay đổi theo thời gian

Trong trường hợp điện áp một chiều vào máy biến áp, sẽ có từ thông không đổi [Φ] cảm ứng trong cuộn sơ cấp do dòng điện không đổi.

Bây giờ EMF cảm ứng trong sơ cấp sẽ bằng không khi [dΦ / dt = 0] tức là e = N dϕ / dt = 0 do từ thông không đổi gây ra bởi dòng điện không đổi.

Chúng ta cũng biết rằng không có tần số trong nguồn điện một chiều và từthông có tỉ lệ nghịch với tần số[Φ = V / f] bão hòa lõi máy biến áp.

Điều đó có nghĩa là, sơ cấp của máy biến áp sẽ tác động một đường dẫn ngắn mạch đến dòng điện một chiều bổ sung có thể làm nổ máy biến áp . Đó là lý do chính xác màchúng ta không nên kết nối máy biến áp với nguồn DC thay vì AC.

Trong điều kiện nào thì nguồn điện một chiều được dùng cho cuộn sơ cấp của máy biến áp?

Trong hầu hết các trường hợp, đây là mộtdạng câu hỏi kỹ thuật điện và điện tử, vì vậy chúng ta hãy xem cách kết nối máy biến áp với nguồn điện một chiều.

Xung DC trong máy biến áp

Trong phương pháp này, một dòng điện một chiều dao động [chứa các gợn sóng và không phải là dạng thuần túy của dòng điện trạng thái ổn định] vào phía sơ cấp của máy biến áp.Trong trường hợp này, chu kỳ âm đặt lại từ thông và tích phân thời gian của điện áp bằng 0 trong một chu kỳ hoàn chỉnh, điều này một lần nữa giúp đặt lại từ thông trong cuộn dây.Khái niệm này được sử dụng trong SMPS [Nguồn cung cấp chế độ chuyển mạch.

Điện trở cao trong máy biến áp khi nối cuộn sơ cấp của biến áp với nguồn điện một chiều thì

Như chúng ta biết rằng máy biến áp chỉ hoạt động trên điện xoay chiều.trong trường hợp nguồn điện một chiều, cuộn sơ cấp của máy biến áp có thể bắt đầu bốc khói và cháy.Nhưng có một cách mà chúng ta có thể vận hành Máy biến áp trên DC [mặc dù mạch vô dụng khi không có đầu ra] bằng cách thêm mộtđiện trở cógiá trị caomắc nốitiếp với cuộn sơ cấp của máy biến áp.

Khi cuộn dây sơ cấp của máy biến áp được nối với nguồn điện một chiều.điện trở cao được mắc nối tiếp với cuộn sơ cấp.Điện trở nối tiếp này giới hạn dòng điện sơ cấp ở một giá trị DC an toàn và do đó ngăn cuộn sơ cấp bị cháy.

Xin lưu ý rằng không kết nối máy biến áp với nguồn DC không có điện trở cao mắc nối tiếp với sơ cấp.Bởi vì không có tần số trong DC và trở kháng [Z] củacuộn cảmbằng không.Nếu bạn đặt Z = 0 trong I = V / Z, Dòng điện sẽ quá cao, tức là cuộn cảm hoạt động như một đoạn ngắn mạch đối với điện áp DC và dòng điện.

MÁY BIẾN ÁP LÀ GÌ ?

Cùng với việc áp dụng công nghệ và những tiến bộ trong lĩnh vực thiết kế chế tạo máy biến 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.

MỤC LỤC

1. Máy biến áp là gì?

2. Cấu tạo chung của máy biến áp

a. Lõi thép

b. Dây quấn

c. Vỏ máy

3. Công dụng của máy biến áp

4. Nguyên lý làm việc của máy biến thế

5. Các loại máy biến áp

6. Báo giá máy biến áp

CẤU TẠO VÀ NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY BIẾN ÁP

Máy biến áplà một thiết bị điện vô cùng phổ biến không chỉ trong lĩnh vực công nghệ kỹ thuật mà cả trong lĩnh vực

Máy biến áp là một thiết bị điện từ tĩnh, hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ, dùng để biến đổi điện áp xoay chiều mà không làm thay đổi tần số của nó.

Cấu tạo của máy biến áp.

Cấu tạo của máy biến áp gồm có 2 bộ phận chính là lõi thép và dây cuốn.

- Lõi thép:

Lõi thép của máy biến áp có tác dụng để dẫn từ thông chính của máy, được chế tạo từ những loại vật liệu dẫn từ tốt như thép kỹ thuật điện.

Để giảm dòng điện xoay trong lõi thép, người ta thường dùng lá thép kỹ thuật điện, ở hai mặt được sơn cách điện và ghép lại với nhau tạo thành lõi thép.

- Dây cuốn:

Dây cuốn của máy biến áp được chế tạo bằng các loại dây đồng hoặc nhôm, có tiết diện tròn hoặc hình chữ nhật được bọc cách điện ở bên ngoài.

Bộ phận làm mát của máy biến áp thì tùy thuộc vào loại máy mà bộ phận này lại có sự khác nhau. Với những máy biến áp có công suất nhỏ thì được làm mát bằng không khí, còn đối với máy biến áp lớn thì được làm mát bằng dầu, và vỏ thùng có cánh tản nhiệt.

Nguyên tắc hoạt động của máy biến áp.

Nguyên tắc hoạt động của máy biến áp là dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ. Khi đặt điện áp xoay chiều ở 2 đầu cuộn dây sơ cấp, sẽ gây ra sự biến thiên từ thông ở bên trong 2 cuộn dây. Từ thông này đi qua cuộn sơ cấp và thứ cấp, trong cuộn thứ cấp sẽ xuất hiện suất điện động cảm ứng và làm biến đổi điện áp ban đầu.

Trên đây là toàn bộ thông tin về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy biến áp, hy vọng những thông tin trên hữu ích đối với các bạn đọc!

Định nghĩa đầy đủ máy biến áp theo khoa học:

Máy biến áp là một thiết bị điện từ loại tĩnh, làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, biến đổi một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp này thành một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp khác với tần số không thay đổi.

Do đó máy biến áp chỉ làm nhiệm vụ truyền tải hoặc phân phối năng lượng chứ không biến đổi năng lượng.

Nếu một cuộn dây được đặt vào một nguồn điện áp xoay chiều [gọi là cuộn dây sơ cấp], thì sẽ có một từ thông sinh ra với biên độ phụ thuộc vào điện áp sơ cấp và số vòng dây quấn sơ cấp.

Với tỷ số tương ứng giữa số vòng dây quấn sơ cấp và thứ cấp chúng ta sẽ có tỷ lệ tương ứng giữa điện áp sơ cấp và thứ cấp.

Máy biến áp là thiết bị gì? Máy biến thế dùng để làm gì?

Máy biến áp là gì? Máy biến thế dùng để làm gì? Nếu bạn đang có chung nỗi băn khoăn này thì hãy để META giúp bạn giải quyết nó nhé!

Máy biến thế là gì?

Máy biến áp là gì?
Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và phân loại máy biến áp
Máy biến thế dùng để làm gì?
Máy biến thế loại nào tốt? Giá bao nhiêu?

Mục lục

1 Lịch sử phát triển
2 Nguyên tắc hoạt động
3 Phân loại máy biến áp
4 Lĩnh vực sử dụng
5 Tham khảo
6 Xem thêm
7 Liên kết ngoài

Lịch sử phát triểnSửa đổi

Năm 1831: Michael Faraday phát hiện ra hiện tượng dòng điện tạo ra từ trường và ngược lại, sự biến thiên từ trường cũng tạo ra dòng điện.
Năm 1884: Máy biến áp đầu tiên được sáng chế ra bởi Károly Zipernowsky, Miksa Déri và Ottó Titusz Bláthy.
Năm 1886: Máy biến áp cho điện xoay chiều lần đầu tiên được đưa vào sử dụng tại Massachusetts, Mĩ.
Năm 1889: Mikhail Dolivo-Dobrovolsky chế tạo ra máy biến áp 3 pha đầu tiên.
Năm 1891: Máy biến áp Tesla được chế tạo bởi Nikola Tesla, có khả năng tạo ra dòng điện xoay chiều với tần số và hiệu điện thế cao.

Nguyên tắc hoạt độngSửa đổi

Mô hình máy biến thế

Từ thông cảm ứng trong lõi thép máy biến thế

Máy biến thế hoạt động tuân theo 2 hiện tượng vật lý:

Dòng điện chạy qua dây dẫn tạo ra từ trường [từ trường]
Sự biến thiên từ thông trong cuộn dây tạo ra 1 hiệu điện thế cảm ứng [cảm ứng điện]

Dòng điện được tạo ra trong cuộn dây sơ cấp khi nối với hiệu điện thế sơ cấp, và 1 từ trường biến thiên trong lõi sắt. Từ trường biến thiên này tạo ra trong mạch điện thứ cấp 1 hiệu điện thế thứ cấp. Như vậy hiệu điện thế sơ cấp có thể thay đổi được hiệu điện thế thứ cấp thông qua từ trường. Sự biến đổi này có thể được điều chỉnh qua số vòng quấn trên lõi sắt.

Khi $N P {\displaystyle N_{P}}$ , $U P {\displaystyle U_{P}}$ , $I P {\displaystyle I_{P}}$ , $Φ P {\displaystyle \Phi _{P}}$ và $N S {\displaystyle N_{S}}$ , $U S {\displaystyle U_{S}}$ , $I S {\displaystyle I_{S}}$ , $Φ S {\displaystyle \Phi _{S}}$ là số vòng quấn, hiệu điện thế, dòng điện và từ thông trong mạch điện sơ cấp và thứ cấp [primary và secondary] thì theo Định luật Faraday ta có:

U P = N P d Φ P d t {\displaystyle {U_{P}}={N_{P}}{\frac {d\Phi _{P}}{dt}}}

và

U S = N S d Φ S d t {\displaystyle {U_{S}}={N_{S}}{\frac {d\Phi _{S}}{dt}}}

Nếu $Φ S {\displaystyle \Phi _{S}}$ = $Φ P {\displaystyle \Phi _{P}}$ thì $U P U S = N P N S {\displaystyle {\frac {U_{P}}{U_{S}}}={\frac {N_{P}}{N_{S}}}}$ ,

ngoài ra $I P I S = N S N P {\displaystyle {\frac {I_{P}}{I_{S}}}={\frac {N_{S}}{N_{P}}}}$

Như vậy $U P U S = N P N S = I S I P {\displaystyle {\frac {U_{P}}{U_{S}}}={\frac {N_{P}}{N_{S}}}={\frac {I_{S}}{I_{P}}}}$ [máy biến thế lý tưởng].

Ví dụ, 1 máy biến thế có công suất 400 W, tỉ lệ biến thế 80:5

Phía sơ cấp 80 V, 5 A, 160 vòng
Phía thứ cấp 5 V, 80 A, 10 vòng

Cấu tạo của máy biến áp

Lõi thép

Bao gồm trụ và gông. Dây quấn được đặt trên trụ, còn gông đảm nhiệm chức năng nối liền các trụ với nhau tạo nên mạch khép kín.

Lõi thép được tạo ra bằng cách ghép những lá sắt mỏng cách điện với nhau, chất liệu làm lõi thép phải là chất liệu dẫn từ tốt. Có chức năng là dẫn từ và tạo khung đặt dây cuốn.

Dây quấn của máy biến áp

Thường được làm bằng đồng hoặc nhôm, có lớp bọc cách điện bên ngoài. Thông thường, biến áp quấn bằng dây đồng sẽ có khả năng dẫn điện tốt, không bị oxi hoá và có độ bền cao. Dây quấn đảm nhiệm chức năng nạp và truyền năng lượng đi.

Có 2 loại dây quấn là cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp. Nhận năng lượng vào nối với mạch điện xoay chiều là nhiệm vụ của cuộn sơ cấp. Cuộn thứ cấp truyền tải năng lượng đi nối với tải tiêu thụ điện. Số vòng dây của 2 cuộn khác nhau tùy thuộc vào nhiệm vụ của từng loại máy biến áp.

Vỏ máy

Vỏ máy biến ápcó thể được làm từ gỗ, nhựa, thép, tôn… tùy thuộc vào từng loại máy. Vỏ máy có công dụng bảo vệ các bộ phận bên trong của máy biến áp, bộ phận vỏ máy bên ngoài được chia thành nắp thùng và thùng.