Máy biến áp là gì? So sánh ổn áp và máy biến áp

Để hỗ trợ cho việc biến đổi điện áp, phân phối và truyền tải điện năng. Bên cạnh máy ổn áp là thiết bị quen thuộc, trong công nghiệp và dân dụng còn có máy biến áp cũng được dùng rất phổ biến. 

Cùng CNSG tìm hiểu về máy biến áp ngay trong bài viết này và so sánh với ổn áp dân dụng nhé!

Máy biến áp là gì?

• Máy biến áp còn được gọi với tên gọi khác là máy biến thế, đây là thiết bị làm việc dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ thuộc dạng điện từ tĩnh có công dụng chính dùng để biến đổi hệ thống điện áp với tần số không đổi.
• Ở máy biến áp, cơ chế hoạt động để diễn ra việc biến đổi điện áp chỉ thực hiện được khi dòng điện là dạng dòng điện xoay chiều hoặc dòng điện biến đổi xung. 
• Máy biến áp được dùng trong hệ thống phân phối  và truyền tải điện năng, ngoài ra máy biến áp cũng được dùng cho một số yêu cầu khác như làm nguồn cấp điện cho lò điện, nối mạch chỉnh lưu, máy thử nghiệm, máy hàn,… 
• Máy biến áp thường có cấu tạo gồm hai hay nhiều dây quấn đặt chung trên một mạch từ, các dây quấn có thể ở dạng nối điện hoặc không nối điện với nhau, khi chúng nối điện với nhau ta gọi là máy biến áp tự ngẫu.

Xem thêm:

• Dây cáp điện hạ thế là gì? Các loại dây cáp hạ thế
• Cầu chì điện dân dụng là gì? Có công dụng gì?
• Máy bơm hồ cá là gì? Có những ứng dụng nào?

Cấu tạo chung của máy biến áp

Cấu tạo chung của mọi máy biến áp gồm 3 thành phần chính: Lõi thép, dây quấn và vỏ máy.

a. Lõi thép (Mạch từ của máy biến áp)

• Lõi thép được chế tạo từ các vật liệu dẫn từ tốt, được dùng với mục đích chính để dẫn từ thông. 
• Phần lõi thép này được ghép từ các lá thép kỹ thuật điện tạo thành mạch vòng khép kín, các lá thép mỏng mặt ngoài có sơn cách điện với bề dày được chế tạo từ 0,3 – 0,5mm.
• Lõi thép gồm 2 phần gồm trụ và gông. Trụ là phần để đặt dây quấn còn gông là phần nối liền giữa các trụ để tạo thành mạch từ kín.

b. Dây quấn máy biến áp

Dây quấn của máy biến áp thường được làm bằng chất liệu dây đồng hoặc nhôm, tiết diện tròn hay chữ nhật, bên ngoài dây quấn có bọc cách điện. Nhiệm vụ của dây quấn là nhận năng lượng vào và truyền năng lượng ra.

Dây quấn gồm nhiều vòng dây và lồng vào trụ thép, giữa các vòng dây, giữa các dây quấn và giữa dây quấn với lõi ép đều có cách điện. Thông thường, một máy biến áp thường có hai hoặc nhiều dây quấn và số vòng dây của các cuộn là khác nhau, tùy thuộc vào nhiệm vụ của máy biến áp.

Có 2 loại dây quấn: dây quấn sơ cấp và dây quấn thứ cấp

• Dây quấn sơ cấp là dây quấn nhận năng lượng từ lưới 
• Dây quấn thứ cấp là dây quấn cung cấp năng lượng cho phụ tải 

Số vòng dây của cuộn sơ cấp và thứ cấp là khác nhau. Nếu máy biến áp có số vòng dây cuộn sơ cấp lớn hơn số vòng dây cuộn thứ cấp được gọi là máy biến áp hạ áp (máy biến áp hạ thế), ngược lại số vòng dây cuộn sơ cấp nhỏ hơn so với số vòng dây cuộn thứ cấp thường gọi là máy biến áp tăng áp (máy biến áp tăng thế).

Ngoài ra người ta cũng có thể phân biệt dây quấn máy biến áp thành dây quấn cao áp và dây quấn hạ áp.

• Dây quấn có điện áp cao gọi là dây quấn cao áp
• Dây quấn có điện áp thấp hơn gọi là dây quấn hạ áp

Xét về cấu tạo, dây quấn được chia thành 2 loại: dây quấn đồng tâm và dây quấn xen kẽ.

Dây quấn đồng tâm: có tiết diện ngang là những vòng tròn đồng tâm. Những kiểu dây quấn đồng tâm chính gồm:

• Dây quấn hình trụ: dùng cho cả dây quấn hạ áp và cao áp
• Dây quấn hình xoắn: dùng cho dây quấn hạ áp có nhiều sợi chập
• Dây quấn hình xoắn ốc liên tục, dùng cho dây quấn cao áp, tiết diện dây dẫn chữ nhật 

Dây quấn xen kẽ: Các bánh dây cao áp và hạ áp lần lượt xen kẽ nhau dọc theo trụ thép 

c. Vỏ máy biến áp

Vỏ máy biến áp thường được làm bằng các chất liệu khác nhau tùy theo từng loại máy biến áp thông dụng trên thị trường. 

Vỏ máy biến áp này thường được làm từ chất liệu như nhựa, gỗ, thép, gang hoặc chất liệu như tôn mỏng, có công dụng chính để bảo vệ các phần tử của máy biến áp ở bên trong nó, bao gồm: nắp thùng và thùng

Nắp thùng trong cấu tạo của máy biến áp được dùng để đậy trên thùng và trên đó có các bộ phận quan trọng như: 

• Sứ ra (cách điện) của dây quấn cao áp và dây quấn hạ áp.
• Bình dãn dầu (bình dầu phụ) có thiết kế dạng ống thủy tinh để người dùng dễ dàng quan sát và kiểm tra được mức dầu.
• Ống bảo hiểm: ống bảo hiểm này có dạng hình trụ nghiêng được làm bằng thép, một đầu nối với thùng, một đầu bịt bằng một đĩa thuỷ tinh. Nếu áp suất trong thùng tăng lên đột ngột, đĩa thuỷ tinh sẽ vỡ, dầu theo đó thoát ra ngoài để máy biến áp không bị hỏng. 
• Lỗ nhỏ đặt nhiệt kế.
• Rơle hơi dùng để bảo vệ máy biến áp. 
• Bộ truyền động cầu dao đổi nối các đầu điều chỉnh điện áp của dây quấn cao áp.

Công dụng của máy biến áp

Máy biến áp có thể được dùng để tăng điện áp từ máy phát điện lên đường dây tải điện để đi xa và giảm điện áp ở cuối đường dây, từ đó có thể cung cấp nguồn điện áp phù hợp cho tải.

Ngoài ra, máy biến áp còn là thiết bị chính được dùng trong các công nghệ như hàn điện, lò nung, đo lường hoặc làm nguồn điện cho các thiết bị điện, điện tử.

Nguyên lý làm việc của máy biến thế

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

• Dòng điện chạy qua dây dẫn tạo ra từ trường.
• Sự biến thiên từ thông trong cuộn dây tạo ra 1 hiệu điện thế cảm ứng (hiện tượng cảm ứng điện từ)

Cuộn dây N1 và cuộn dây N2 được quấn trên lõi thép khép kín. Đặt một điện áp xoay chiều U1 vào cuộn dây N1, trên cuộn dây này sẽ xuất hiện dòng điện I1 chạy trong dây dẫn, đồng thời trong dây dẫn sẽ xuất hiện từ thông móc vòng cho cả hai cuộn N1 và N2. Cuộn dây N2 được nối với tải thì trên cuộn N2 sẽ xuất hiện dòng điện I2 với điện áp U2. Như vậy, năng lượng của dòng điện xoay chiều đã được truyền từ dây quấn 1 sang dây quấn 2.

Sự khác nhau giữa ổn áp và máy biến áp

Loại máy	Ổn áp	Biến áp
Định nghĩa	Máy ổn áp là thiết bị thông dụng được sử dụng để ổn định nguồn điện. Có khả năng điều chỉnh dòng điện ổn định hoặc thay đổi dòng điện vào cho các thiết bị điện.	Là thiết bị có khả năng giúp biến đổi điện áp của dòng điện xoay chiều từ mức áp này sang mức áp khác, tăng thế hoặc hạ thế, đầu ra cho 1 hiệu điện thế tương ứng với nhu cầu sử dụng và không làm thay đổi tần số.
Chức năng	Biến đổi điện áp của hiệu điện thế, từ mức này sang mức khác như biến áp. Ổn định điện áp ở mức điện 220V và 380V.	Thực hiện chức năng thay đổi hiệu điện thế xoay chiều, tăng thế hoặc hạ thế, đầu ra cho 1 hiệu điện thế tương ứng với nhu cầu sử dụng. Có thể chuyển điện áp xoay chiều thành điện 1 chiều. Đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong truyền tải điện năng.
Phân loại	Máy ổn áp 1 pha phục vụ cho việc sử dụng ổn định điện áp ở văn phòng, các hộ gia đình,… máy có kích thước và công suất nhỏ như: 3KVA, 5KVA, 10KVA,.. Máy ổn áp 3 pha thường dùng trong công nghiệp ở các dây chuyền sản xuất, kinh doanh. Máy ổn áp 3 pha là những máy có kích thước và công suất lớn như: 30KVA, 45KVA, 100KVA, 200KVA,… Máy ổn áp chuyên dụng: Là dòng máy ổn áp sử dụng đầu vào là điện 380V nhưng cho đầu ra là điện 220V, phục vụ cho những nơi điện áp quá yếu.	Theo cấu tạo phân chia thành dạng máy biến áp 1 pha và máy biến áp 3 pha Theo chức năng có máy biến áp hạ thế và máy biến áp tăng thế. Theo cách thức cách điện: máy biến áp lõi dầu, máy biến áp lõi không khí,… Theo mối quan hệ cuộn dây ta chia thành biến áp tự ngẫu và biến áp cảm ứng. Theo nhiệm vụ: máy biến áp điện lực,máy biến áp hàn, máy biến áp cho dân dụng, máy biến áp xung,…
Lắp đặt	Người dùng nên chú ý để chọn loại phù hợp với sự thay đổi của điện áp lưới điện. Chú ý: khi điện áp nguồn điện vào càng thấp thì công suất ra của ổn áp càng giảm. Vì thế ở nơi lưới điện có điện áp yếu, cần chọn công suất ổn áp lớn hơn so với bình thường.	Khi lắp đặt máy biến áp, cần phải ghi cụ thể các phần chỉ số liên quan đến công suất và cả về điện áp. Đối với thiết bị máy biến áp 1 pha thì phần vỏ máy nên có ký hiệu màu sơn của pha tương ứng. Dùng sản phẩm máy biến áp trong căn nhà thì cửa phòng chỗ lắp đặt máy biến áp nên làm bằng chất liệu không cháy, nhiều lỗ thông hơi, lỗ luồn cáp ra vào khu vực để thiết bị máy biến áp cần phải được vệ sinh thật sạch.

Các loại máy biến áp

Trên thị trường hiện nay có rất nhiều loại máy biến thế. Một số cách phân loại tiêu biểu người dùng có thể xem xét như:

• • Phân loại theo cấu tạo: máy biến áp 1 pha và máy biến áp 3 pha
  • Phân loại theo chức năng: máy biến áp tăng áp và máy biến áp giảm áp
  • Phân loại theo công dụng: máy biến áp thí nghiệm, máy biến áp tự ngẫu, máy biến áp đo lường, …

• Phân loại theo thông số kỹ thuật
• Phân loại theo cách thức cách điện: máy biến áp khô và máy biến áp dầu