4. Dây tiếp đất; 5 Rơle bảo vệ qúa nhiệt; 6 Rơle điều chỉnh nhiệt độ; 7 Bình nước nóng
3.2.3 Nguyên lý máy biến áp một pha
a. Hiện tượng cảm ứng điện từ
Nếu cho dịng điện biến đổi đi qua cuộn dây, nó sẽ sinh ra một từ trường biến đổi. Ta đặt cuộn dây thứ hai (khép kín) trong từ trường của cuộn dây thứ nhất thì ở cuộn dây thứ hai sẽ sinh ra dòng điện cảm ứng. Dòng điện này cũng biến thiên giống như dòng điện của cuộn dây sinh ra nó. Hiện tượng đó gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ. Hai cuộn dây càng đặt gần nhau thì mức độ cảm ứng điện từ càng mạnh. Đặc biệt khi hai cuộn dây quấn chung trên một lõi thép.
b. Nguyên lý hoạt động của máy biến áp.
Theo hiện tượng cảm ứng điện từ khi ta đặt điện áp U1 vào cuộn dây W1 sẽ có dịng điện I1 chạy qua cuộn dây W1 dịng điện này sinh ra từ thơng biến thiên. Theo định luật cảm ứng điện từ trong cuộn dây W1 sinh ra sức điện động E1 và cuộn dây W2 sinh ra sức điện động E2 các sức điện động này được xác định theo công thức:
196 e1 = 4,44 f W1 max 2sin (t - 2 ) e2 = 4,44 f W2 max 2sin (t - 2 )
Trong đó: f - tần số nguồn điện U1
W1 - số vòng dây của cuộn sơ cấp W2 - số vòng dây cuộn vòng thứ cấp
- góc pha của sức điện động tại thời điểm tính
Như vậy, nhìn vào công thức ta thấy với một máy biến áp được chế tạo làm việc với môt tần số nguồn đã định, nghĩa là hai cuộn dây có chung một mạch từ, cùng làm việc một tần số khi đó sức điện động của chúng tỷ lệ với số vòng dây 2 1 e e = 2 1 W W
Nếu bỏ qua tổn thất của máy biến áp có thể xem gần đúng e1 = U1, e2 = U2, ta có
2 1 U U = 2 1 W W = k
k: tỷ số máy biến áp, nếu k > 1: máy biến áp giảm áp; k < 1: máy biến áp tăng áp
Khi nối cuộn dây W2 với phụ tải thì dịng điện thứ cấp I2 xuất hiện. Phụ tải càng tăng, dòng điện I2 càng tăng, làm dòng điện I1 tăng theo tương ứng để giữ ổn định từ thông không đổi.
Công suất máy biến áp nhận từ nguồn là : P1 = U1.I1 (V.A) Công suất máy biến áp cấp cho phụ tải là : P2 = U2.I2 (V.A) Bỏ qua tổn hao, ta có : P1 = P2 hay U1.I1 = U2.I2 suy ra k =
12 2 2 1 I I U U
Tức là, máy biến áp tăng điện áp bao nhiêu lần thì dịng điện giảm đi bấy nhiêu lần và ngược lại.
c. Vỏ máy: thường được làm bằng kim loại để bảo vệ máy. Ngoài ra, vỏ
máy cịn có giá lắp đồng hồ đo, bộ phận chuyển mạch...
d. Vật liệu cách điện cả máy biến áp: làm nhiệm vụ cách điện giữa các
vòng dây với nhau, giữa dây quấn và lõi thép, giữa phần dẫn điện và không dẫn điện. Tuổi thọ của máy biến áp phụ thuộc vào chất cách điện. Máy biến áp sử dụng chất cách điện: giấy cách điện, vải thủy tinh, vải bông và sơn cách điện...
197