Cấu tạo máy biến áp: lõi thép, dây quấn & các bộ phận quan trọng

Máy biến áp - thiết bị điện không thể thiếu trong hệ thống điện năng, giữ vai trò then chốt trong việc biến đổi điện áp xoay chiều, đáp ứng nhu cầu sử dụng điện năng đa dạng của đời sống và sản xuất. Vì thế, bài viết này Saigon Sinco chia sẻ thông tin chi tiết cấu tạo của máy biến áp để bạn hiểu rõ về loại thiết bị này.

Cấu tạo chung của máy biến áp

Máy biến áp, một thiết bị điện không thể thiếu trong hệ thống điện năng, được cấu thành từ ba bộ phận chính: lõi thép, dây quấn và các bộ phận phụ.

• Lõi thép: Đóng vai trò là mạch từ cho thiết bị, lõi thép thường được chế tạo từ các lá thép kỹ thuật điện có tính thẩm từ cao, được ghép cách điện với nhau để giảm thiểu tổn hao dòng điện xoáy.

• Dây quấn: Thường được làm bằng đồng hoặc nhôm, dây quấn được cách điện với nhau và với lõi thép. Dựa vào số vòng dây, ta có thể phân biệt dây quấn sơ cấp (nối với nguồn điện) và dây quấn thứ cấp (nối với tải).

• Các bộ phận phụ: Bên cạnh lõi thép và dây quấn, máy còn có các bộ phận phụ quan trọng khác như: vỏ máy, cách điện, dầu làm mát, bộ điều chỉnh điện áp... Các bộ phận này đảm bảo cho máy biến áp hoạt động ổn định và kéo dài tuổi thọ.

Cấu tạo chung của máy biến áp

Lõi thép

Lõi thép thường được chế tạo từ các lá thép kỹ thuật điện có tính thẩm từ cao, được phủ lớp cách điện mỏng và ghép lại với nhau. Việc sử dụng lá thép mỏng ghép lại thay vì khối thép đặc giúp giảm thiểu tổn hao năng lượng do dòng điện xoáy gây ra. Hình dạng của lõi thép cũng rất đa dạng, phổ biến nhất là dạng chữ E, I, U... nhằm tối ưu hóa từ thông đi qua lõi.

Lõi thép đóng vai trò là mạch từ, dẫn từ thông tạo ra bởi cuộn dây sơ cấp sang cuộn dây thứ cấp. Hiệu suất của việc truyền tải năng lượng phụ thuộc rất lớn vào chất lượng và hình dạng của lõi thép. Lõi thép càng tốt, tổn hao năng lượng càng thấp, hiệu suất của máy biến áp càng cao.

Dây quấn

Dây quấn thường được làm từ đồng hoặc nhôm - những vật liệu dẫn điện tốt, được phủ một lớp cách điện bên ngoài. Hình dạng của dây quấn cũng rất đa dạng, có thể là dây tròn, dây dẹt... tùy thuộc vào yêu cầu kỹ thuật và công suất của thiết bị.

Dây quấn có chức năng dẫn điện và tạo ra từ trường biến thiên. Khi dòng điện chạy qua dây quấn sơ cấp, nó tạo ra từ trường biến thiên. Từ trường này tiếp tục cảm ứng điện áp, tạo ra dòng điện trên cuộn dây thứ cấp. Số vòng dây trên mỗi cuộn dây quyết định đến điện áp đầu vào và đầu ra của máy biến áp.

Vỏ máy

Vỏ máy thường được chế tạo từ thép tấm cán nguội, có khả năng chịu lực tốt, bảo vệ các bộ phận bên trong khỏi tác động của môi trường. Hình dạng của vỏ máy thường là hình hộp chữ nhật hoặc hình trụ, tùy thuộc vào công suất và mục đích sử dụng. Bên ngoài vỏ máy được sơn phủ lớp sơn cách điện, chống gỉ sét, đảm bảo an toàn cho người vận hành.

Vỏ máy đảm bảo các vai trò quan trọng như:

• Bảo vệ các bộ phận bên trong: Vỏ máy là lớp chắn vững chắc, ngăn chặn bụi bẩn, nước, va đập... tác động đến lõi thép, dây quấn và các bộ phận khác.

• Tăng cường khả năng tản nhiệt: Vỏ máy được thiết kế với các khe hở hoặc cánh tản nhiệt, giúp giải nhiệt trong quá trình hoạt động, tránh tình trạng quá tải nhiệt.

• Đảm bảo an toàn cho người vận hành: Lớp sơn cách điện bên ngoài vỏ máy giúp cách ly dòng điện, bảo vệ người vận hành khỏi nguy cơ điện giật.

Vỏ máy biến áp

Cuộn sơ cấp & cuộn thứ cấp

Mỗi cuộn dây trong máy biến áp được cấu thành từ nhiều vòng dây dẫn điện, thường là đồng hoặc nhôm. Số vòng dây trên mỗi cuộn dây sẽ quyết định đến điện áp của cuộn dây đó. 

Tỷ số giữa số vòng dây của cuộn sơ cấp (N1) và cuộn thứ cấp (N2) được gọi là tỷ số biến áp (K). Tỷ số này cũng chính là tỷ số giữa điện áp sơ cấp (U1) và điện áp thứ cấp (U2): K = N1/N2 = U1/U2.

Cuộn sơ cấp là cuộn dây được nối với nguồn điện xoay chiều đầu vào. Khi dòng điện chạy qua cuộn sơ cấp, nó tạo ra từ trường biến thiên trong lõi thép. Cuộn thứ cấp được đặt cách ly về điện với cuộn sơ cấp, chỉ liên kết với nhau thông qua từ trường biến thiên trong lõi thép. Từ trường này cảm ứng lên cuộn thứ cấp, tạo ra dòng điện xoay chiều ở đầu ra với điện áp phụ thuộc vào tỷ số biến áp.

Cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp

Cách điện

Các vật liệu cách điện phổ biến trong máy biến áp bao gồm:

• Cách điện rắn: Thường là các loại giấy cách điện, mica, vật liệu composite... được sử dụng để cách điện giữa các lớp lá thép của lõi thép, giữa dây quấn với lõi thép, giữa các cuộn dây với nhau...

• Cách điện lỏng: Dầu biến áp là loại chất lỏng cách điện phổ biến nhất, đóng vai trò cách điện, đồng thời giúp tản nhiệt trong quá trình hoạt động.

Hệ thống cách điện đóng vai trò then chốt, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và tuổi thọ của thiết bị. Vai trò của các vật liệu cách điện:

• Ngăn ngừa ngắn mạch: Giảm thiểu nguy cơ dòng điện rò rỉ, gây ngắn mạch, hư hỏng thiết bị và đảm bảo an toàn cho người sử dụng.

• Nâng cao hiệu suất hoạt động: Giúp dòng điện tập trung trong mạch từ, giảm thiểu tổn hao năng lượng, nâng cao hiệu suất biến đổi điện năng.

• Kéo dài tuổi thọ: Bảo vệ các bộ phận bên trong máy biến áp khỏi tác động của nhiệt độ, độ ẩm... từ đó kéo dài tuổi thọ cho thiết bị.

Các loại máy biến áp thông dụng

Tùy thuộc vào môi trường làm việc, mục đích sử dụng và yêu cầu kỹ thuật, máy biến áp được chia thành nhiều loại khác nhau. Dưới đây là một số loại máy biến áp phổ biến nhất hiện nay:

• Máy biến áp khô: Sử dụng môi trường khí để cách điện và tản nhiệt, không sử dụng dầu biến áp. Loại máy này có ưu điểm là nhỏ gọn, dễ lắp đặt, bảo trì đơn giản, thân thiện môi trường, thích hợp cho các khu vực nhạy cảm với môi trường như chung cư, trung tâm thương mại, bệnh viện...
• Máy biến áp dầu: Sử dụng dầu biến áp để cách điện và tản nhiệt cho lõi thép và dây quấn. Với hiệu suất cao, khả năng chịu tải lớn, tuổi thọ cao, thường được sử dụng rộng rãi trong các trạm biến áp, nhà máy điện...
• Máy biến áp 1 pha: Có cấu tạo đơn giản hơn, bao gồm 2 cuộn dây (1 cuộn sơ cấp và 1 cuộn thứ cấp), hoạt động với nguồn điện 1 pha. Nhờ cấu tạo đơn giản, giá thành rẻ, dễ sử dụng, phù hợp cho các thiết bị điện dân dụng như tivi, tủ lạnh, máy giặt...
• Máy biến áp 3 pha: Có cấu tạo phức tạp hơn, bao gồm 3 cuộn sơ cấp và 3 cuộn thứ cấp, hoạt động với nguồn điện 3 pha. Sở hữu ưu điểm vượt trội về hiệu suất, khả năng chịu tải lớn, đáp ứng nhu cầu sử dụng điện năng cao nên được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy công nghiệp, hệ thống điện lưới...

Hy vọng những chia sẻ trên từ Saigon Sinco đã giúp bạn hiểu rõ hơn về các thành phần quan trọng cấu thành nên máy biến áp. Mỗi bộ phận trong máy biến áp đều đóng vai trò then chốt, góp phần tạo nên sự hoạt động ổn định và hiệu quả cho toàn hệ thống.

CTY TNHH TM XÂY LẮP CÔNG NGHIỆP SÀI GÒN (SINCO ENGINEERING): 

Công Ty TNHH Thương Mại Xây Lắp Công Nghiệp SÀI GÒN Sinco-nhà sản xuất và phân phối thiết bị điện hàng đầu tại Việt Nam. Chúng tôi cung cấp tủ điện, máy biến áp và nhiều sản phẩm chất lượng khác.

• Địa chỉ: 489/9 Mã Lò, Khu phố 1, Phường Bình Hưng Hòa A, Bình Tân, Hồ Chí Minh
• Hotline: 0946556058 - 0914510058
• Email: saigonsinco@gmail.com
• Website: https://www.saigonsinco.com

MỜI QUÝ KHÁCH XEM THÊM CÁC SẢN PHẨM KHÁC CỦA CHÚNG TÔI TẠI ĐÂY: