Tìm hiểu nguyên lý hoạt động máy biến áp và công thúc tính chi tiết

Trong ngành điện lực, nguyên lý hoạt động máy biến áp là kiến thức nền tảng mà bất kỳ kỹ sư hay thợ điện nào cũng cần nắm vững. Việc hiểu đúng cơ chế cũng như công thức tính liên quan sẽ giúp tối ưu hiệu suất, đảm bảo an toàn và nâng cao tuổi thọ thiết bị.

Máy biến áp là gì? Khám phá cấu tạo chi tiết

Máy biến áp (Transformer) là thiết bị điện từ tĩnh, có chức năng biến đổi điện áp xoay chiều từ mức này sang mức khác với tần số không đổi. Trong hệ thống điện, máy biến áp đóng vai trò trung gian, giúp truyền tải điện năng đi xa một cách hiệu quả và an toàn.

>>> Tham khảo: Sản phẩm máy biến áp đánh lửa Brahma TC-TD Series chất lượng cao của Đình Hải

Cấu tạo cơ bản của máy biến áp gồm:

• Lõi thép: Được ghép từ các lá thép kỹ thuật điện mỏng, có tác dụng dẫn từ và giảm tổn thất.
• Dây quấn: Gồm cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp, làm bằng dây đồng hoặc nhôm, có lớp cách điện chắc chắn.
• Vỏ máy và dầu cách điện: Dầu vừa làm mát, vừa cách điện cho lõi và cuộn dây.

Ngoài ra, tùy vào công suất và mục đích sử dụng, máy biến áp có thể được thiết kế thêm các bộ phận phụ như: bình giãn dầu, rơ-le hơi, bộ điều chỉnh điện áp.

Nguyên lý hoạt động máy biến áp bạn nên nắm rõ

Nguyên lý làm việc của máy biến áp dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ: 

• Khi điện áp xoay chiều được đưa vào cuộn sơ cấp, dòng điện trong cuộn dây này tạo ra từ thông biến thiên trong lõi thép.
• Từ thông này đi qua cuộn thứ cấp, cảm ứng điện áp trên cuộn dây.
• Điện áp ở cuộn thứ cấp có thể tăng hoặc giảm so với điện áp cuộn sơ cấp tùy vào số vòng dây của từng cuộn.

​​​​​

Công thức cơ bản:

U₂/U₁ = N₂/N₁

Trong đó:

• U1​,U2​: Điện áp sơ cấp và thứ cấp
• N1​,N2​: Số vòng dây cuộn sơ cấp và thứ cấp

Như vậy, máy biến áp không tạo ra năng lượng điện mới, mà chỉ biến đổi điện áp để phục vụ nhu cầu truyền tải hoặc sử dụng.

Công thức máy biến áp chi tiết cho từng tình huống

Trường hợp máy biến áp không tải

Khi cuộn thứ cấp chưa nối tải:

• Dòng điện chạy qua cuộn sơ cấp rất nhỏ, gọi là dòng từ hóa.
• Điện áp ở cuộn thứ cấp gần như bằng giá trị điện áp lý thuyết theo công thức biến áp.

Công thức:

U₂/U₁ = N₂/N₁

Tình huống máy biến áp có tải

Khi cuộn thứ cấp nối với tải, sẽ xuất hiện dòng điện tải I₂. Lúc này, dòng điện sơ cấp I₁ sẽ thay đổi để đảm bảo cân bằng công suất

U₂/U₁ = I₁/I₂ => I₂/I₁ = N₁/N₂

Lưu ý rằng vẫn có tổn thất do tỏa nhiệt, từ trường rò rỉ, và điện trở cuộn dây. Hiệu suất máy biến áp thường đạt từ 95 – 98%, tùy theo chất lượng chế tạo.

Công thức tính điện áp khi truyền tải điện năng đi xa

Khi truyền tải điện năng đi xa, người ta thường nâng cao điện áp để giảm thiểu tổn thất công suất trên đường dây. Mức tổn thất này được xác định theo công thức:

P_ph = rI² = P²/U²cos²φ

Trong đó:

• Pph là công suất tổn hao,
• r là điện trở đường dây,
• I là dòng điện truyền tải,
• P là công suất hữu ích,
• U là điện áp truyền tải,
• φ là góc lệch pha giữa điện áp và dòng điện.

Vì vậy, để giảm tổn thất, người ta tăng điện áp U thông qua máy biến áp tăng áp, nhờ đó giảm dòng điện I khi công suất P không đổi.

Hiểu rõ nguyên lý hoạt động máy biến áp và các công thức tính liên quan giúp kỹ sư điện và thợ vận hành ứng dụng hiệu quả trong thực tế, từ thiết kế hệ thống, lựa chọn thiết bị đến tối ưu truyền tải điện năng.

Nếu bạn đang tìm kiếm các sản phẩm máy biến áp chất lượng cao, an toàn, đúng tiêu chuẩn kỹ thuật, hãy tham khảo ngay tại Đình Hải. Ngoài máy biến áp, chúng tôi còn cung cấp đa dạng các thiết bị điện khác phục vụ công trình, nhà máy và hệ thống dân dụng. Đình Hải cam kết mang đến giải pháp toàn diện - giá trị bền vững cho mọi khách hàng.