BÀI 2 : KHÁI NIỆM CHUNG VỀ MÁY BIẾN ÁP
2. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC
2.1. Cấu tạo máy biến áp
Gồm 2 phần chính:
2.1.1. Lõi thép máy biến áp:
Hìn
h
14
thép EI Lõi thép EI Lõi thép vịng xuyến
Hình 2.1. Hình dạng lõi thép
Lõi thép máy biến áp dùng để dẫn từ thơng chính của máy, đồng thời cũng là khung dể quấn dây máy biến áp, đƣợc chế tạo từ những vật liệu dẫn từ tốt, thƣờng dùng là các lá thép kỹ thuật điện dày từ 0,3 đến 0,5 mm, 2hai mặt có phủ 1 lớp sơn cách điện, các lá thép đƣợc ghép lại với nhau. Lõi thép gồm 2 bộ phận:
- Trụ là nơi để đặt dây quấn.
- Gơng là phần khép kín mạch từ giữa các trụ.
2.1.2. Dâyquấn:
Dây quấn tiết diện tròn Dây quấn tiết điện chữ nhật
Hình 2.2. Dây quấn máy biến áp
Dây quấn máy biến áp thƣờng đƣợc chế tạo bằng dây đồng hoặc nhơm, có tiết diện trịn hoặc chữ nhật, bên ngồi dây có phủ 1 lớp sơn cách điện hoặc bọc cách điện.
Dây quấn gồm nhiều vòng dây và lồng vào trụ lõi thép. Giữa các vịng dây, giữa các dây quấn có cách điện với nhau và cách điện với lõi thép.
Máy biến áp thƣờng có 2 hoặc nhiều dây quấn, khi các dây quấn đƣợc đặt trên cùng 1 trụ thì dây quấn thấp áp đƣợc đặt sát bên trong trụ và dây quấn áp cao đặt ngoài. Làm nhƣ vậy sẽ giảm đƣợc vật liệu cách điện và khoảng cách cách điện với phần tiếp đất.
Để làm mát và tăng cƣờng cách điện cho máy biến áp, ngƣời ta thƣờng đặt dây quấn và lõi thép trong 1 thùng chứa dầu máy biến áp. Đối với máy biến
15
áp cơng suất lớn, vỏ thùng có các cánh tản nhiệt hoặc trong nhiều trƣờng hợp phải làm mát cƣỡng bức bằng cách dùng quat gió thổi vào các cánh tản nhiệt.
2.2. Nguyên lý làm việc:
Khi ta nối dây quấn sơ cấp w1 vào nguồn điện xoay chiều điện áp U1, sẽ có dịng điện sơ cấp I1 chạy trong dây quấn sơ cấp w1. Dòng điện sơ cấp I1 sing
ra từ thông biến thiên chạy trong lõi thép từ thơng này móc vịng qua cả 2 cuộn sơ cấp w1 và thứ cấp w2, đƣợc gọi là từ thơng chính.
Theo định luật cảm ứng điện từ, sự biến thiên của từ thông làm cảm ứng trong dây quấn sơ cấp 1 sức điện động là:
Và cảm ứng trong dây quấn thứ cấp sức điện động là:
Trong đó w1 và w2 là số vòng dây quấn sơ cấp và thứ cấp. Khi máy biến áp khơng tải, dây quấn thứ cấp hở mạch, dịng điện thứ cấp i2 =0. Từ thơng chính trong lõi thép chỉ do dòng điện sơ cấp i1 khơng tải sinh ra, có giá trị bằng dịng từ hóa I0.
Hình 2.3. Sơ đồ ngun lý máy biến áp
Khi máy biến áp có tải, dây quấn thứ cấp nối với tải có tổng trở tải Zt, dƣới tác động của sức điện động e2, có dịng điện thứ cấp i2 cung cấp điện cho tải. Khi ấy từ thơng chính do đồng thời cả 2 dịng điện sơ cấp và thứ cấp sinh ra.
Nếu bỏ qua điện trở dây quấn và từ thơng tản ra ngồi khơng khí, có
16
nghĩa là tỉ số điện áp sơ cấp và thứ cấp đúng bằng tỷ số vòng dây.
E1 , E2 là trị số hiệu dụng của sức điện động sơ cấp, thứ cấp.
và k đƣợc gọi là hệ số biến áp.
- Đối với máy biến áp tăng áp ta có U2> U1 ; w2>w1. - Đối với máy biến áp giảm áp ta có: U2 <U1 ; w2<w1..
Nhƣ vậy dây quấn sơ cấp và thứ cấp không trực tiếp lõiên hệ với nhau về điện nhƣng nhờ có từ thơng chính, năng lƣợng đã đƣợc chuyển từ dây quấn sơ cấp sang thứ cấp.
Nếu bỏ qua tổn hao trong máy biến áp có thể coi gần đúng quan hệ giữa các đại lƣợng sơ và thứ nhƣ sau:
hoặc