Cuộn thứ cấp là gì? Cách nhận biết và nguyên lí hoạt động

Cuộn thứ cấp là bộ phận quan trọng trong biến áp, chịu trách nhiệm tạo ra điện áp đầu ra từ từ trường biến thiên do cuộn sơ cấp sinh ra. Hiểu rõ cuộn thứ cấp giúp bạn nắm bắt cách thức biến đổi điện áp trong các thiết bị điện, từ đó ứng dụng hiệu quả trong đời sống và kỹ thuật. Trong bài viết này, Sài Gòn Sinco sẽ cùng bạn tìm hiểu chi tiết về định nghĩa, cách nhận biết và nguyên lý hoạt động của bộ phận không thể thiếu này.

Cuộn thứ cấp là gì?

Cuộn thứ cấp là cuộn dây thứ hai trong biến áp, nằm gần cuộn sơ cấp trên cùng một lõi thép. Khi từ trường biến thiên do dòng điện chạy qua cuộn sơ cấp truyền sang, cuộn thứ cấp sẽ cảm ứng một điện áp tương ứng. Điện áp này dùng để cung cấp cho tải hoặc thiết bị điện bên ngoài. Điện áp và dòng điện ở cuộn thứ cấp sẽ khác với cuộn sơ cấp, phụ thuộc vào tỉ lệ số vòng dây giữa hai cuộn. Vai trò cốt lõi của nó là biến đổi năng lượng từ trường trở lại thành năng lượng điện với một mức điện áp mới, phù hợp với yêu cầu của thiết bị.

Cuộn thứ cấp là gì? 

Đặc điểm nhận biết cuộn thứ cấp

Vị trí trong mạch điện và trên máy biến áp

• Trong sơ đồ mạch điện: Cuộn thứ cấp luôn được vẽ ở phía đầu ra (output) của máy biến áp. Nó là cuộn dây kết nối trực tiếp với tải (thiết bị cần cung cấp điện). Ngược lại, cuộn sơ cấp được nối với nguồn điện xoay chiều (input). Đây là quy ước cơ bản để phân biệt chức năng của hai cuộn dây trong bất kỳ sơ đồ nào.

• Trên cấu tạo vật lý của máy biến áp:

  • Một cách nhận biết đơn giản nhất là quan sát các đầu dây ra. Các đầu dây của cuộn sơ cấp thường được nối với phích cắm hoặc cọc đấu nối nguồn điện vào. Trong khi đó, các đầu dây của cuộn thứ cấp sẽ dẫn đến mạch điện tử của thiết bị hoặc các cọc đấu nối cấp điện cho tải.

  • Trong phần lớn các máy biến áp, hai cuộn dây được quấn lồng vào nhau (quấn đồng tâm) trên cùng một lõi thép để tối ưu hóa việc truyền từ thông. Thông thường, cuộn dây có điện áp thấp hơn sẽ được quấn ở lớp trong, sát với lõi thép, còn cuộn có điện áp cao hơn sẽ được quấn ở lớp ngoài. Điều này giúp tối ưu về mặt cách điện và an toàn.

Số vòng dây

Số vòng dây của cuộn thứ cấp là một đặc điểm quan trọng để nhận biết và xác định chức năng của máy biến áp.

• Nếu máy biến áp là loại tăng áp - Cuộn thứ cấp sẽ có nhiều vòng dây hơn cuộn sơ cấp.

• Nếu máy biến áp là loại hạ áp - Cuộn thứ cấp sẽ có ít vòng dây hơn cuộn sơ cấp. Tỷ số vòng dây giữa cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp (N1/N2) quyết định tỷ lệ biến đổi điện áp.

Điện áp và dòng điện

• Điện áp: Cuộn thứ cấp nhận năng lượng từ từ trường biến thiên do cuộn sơ cấp tạo ra và tạo ra điện áp đầu ra. Điện áp này có thể cao hơn hoặc thấp hơn điện áp đầu vào, tùy thuộc vào tỷ số vòng dây. Ví dụ, trong một số biến áp hạ áp dân dụng, đầu dây thứ cấp có thể có mức điện áp 12V, trong khi sơ cấp là 220V hoặc 380V.

• Dòng điện: Dòng điện chạy qua cuộn thứ cấp được tạo ra do từ trường từ cuộn sơ cấp cảm ứng sang. Tỷ lệ giữa dòng điện qua các cuộn dây tỷ lệ nghịch với tỷ lệ vòng dây (n1/n2 = i2/i1).

Cấu tạo vật lý

• Giống như cuộn sơ cấp, cuộn thứ cấp cũng thường được làm từ dây đồng hoặc dây nhôm có khả năng dẫn điện tốt.

• Tiết diện của dây quấn thứ cấp được thiết kế phù hợp với dòng điện tải mà nó sẽ cung cấp.

• Cuộn thứ cấp cũng có các lớp cách điện giữa các vòng dây và với lõi thép để ngăn ngừa hiện tượng chập mạch và đảm bảo an toàn, đặc biệt khi điện áp đầu ra cao.

Nhận biết bằng quan sát hoặc đo đạc

Trong trường hợp máy biến áp bị mất nhãn, có thể nhận biết cuộn thứ cấp bằng cách:

• Quan sát trực tiếp: Cuộn có ít vòng dây hơn thường là cuộn thứ cấp của máy hạ áp, hoặc cuộn có nhiều vòng dây hơn sẽ là thứ cấp của máy tăng áp.

• Đo điện trở: Dùng đồng hồ vạn năng để đo điện trở của từng cuộn dây. Cuộn dây có điện trở nhỏ hơn thường là cuộn thứ cấp của máy hạ áp (do ít vòng dây hơn), và ngược lại.

Đặc điểm nhận biết cuộn thứ cấp

Nguyên lí hoạt động của cuộn thứ cấp

Cuộn thứ cấp hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ, tận dụng từ trường biến thiên do cuộn sơ cấp tạo ra để cảm ứng ra điện áp đầu ra. Cụ thể từng bước như sau:

Bước 1: Cấp điện áp xoay chiều vào cuộn sơ cấp

Khi điện áp xoay chiều (AC) được cấp vào cuộn sơ cấp, dòng điện xoay chiều chạy qua cuộn dây này sẽ tạo ra một từ trường biến thiên quanh lõi thép của máy biến áp.

Bước 2: Từ trường biến thiên truyền qua lõi thép

Từ trường biến thiên được tập trung và dẫn truyền hiệu quả qua lõi thép kỹ thuật điện, nối liền giữa cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp.

Bước 3: Từ thông biến thiên cảm ứng điện áp trong cuộn thứ cấp

Theo định luật Faraday về cảm ứng điện từ, từ trường biến thiên trong lõi thép sẽ tạo ra một suất điện động cảm ứng (điện áp) trong cuộn thứ cấp. Điện áp này có tần số bằng với tần số nguồn điện cấp cho cuộn sơ cấp.

Bước 4: Điện áp cảm ứng tỉ lệ với số vòng dây cuộn thứ cấp

Điện áp cảm ứng trên cuộn thứ cấp được xác định bởi tỷ số vòng dây giữa cuộn thứ cấp (N2) và cuộn sơ cấp (N1), theo công thức:

U2/U1 =N2/N1

• Nếu cuộn thứ cấp có nhiều vòng dây hơn cuộn sơ cấp, điện áp ra sẽ cao hơn điện áp đầu vào (máy biến áp tăng áp).

• Nếu ít vòng dây hơn, điện áp ra sẽ thấp hơn (máy biến áp hạ áp).

Bước 5: Dòng điện chạy qua cuộn thứ cấp và cung cấp cho tải

Khi có tải nối với cuộn thứ cấp, dòng điện sẽ chạy qua dây quấn thứ cấp, cung cấp năng lượng điện cho thiết bị hoặc hệ thống điện. Dòng điện này có cường độ phụ thuộc vào tải và tỷ lệ biến áp.

Bước 6: Đảm bảo an toàn và hiệu suất hoạt động

Cuộn thứ cấp được cách điện kỹ càng để tránh chập mạch và tổn thất điện năng. Lõi thép chất lượng cao giúp giảm tổn thất từ và tăng hiệu suất truyền tải điện năng.

Nguyên lí hoạt động của cuộn thứ cấp

Vai trò của cuộn thứ cấp

Cuộn thứ cấp giữ vai trò then chốt trong hoạt động của biến áp và nhiều thiết bị điện khác. Dưới đây là những vai trò quan trọng nhất của cuộn thứ cấp:

Biến đổi điện áp phù hợp với nhu cầu sử dụng

Cuộn thứ cấp là bộ phận trực tiếp tạo ra điện áp đầu ra theo yêu cầu của hệ thống hoặc thiết bị. Nhờ tỷ số vòng dây giữa cuộn thứ cấp và cuộn sơ cấp, cuộn thứ cấp giúp tăng hoặc giảm điện áp từ nguồn điện ban đầu để phù hợp với các thiết bị điện khác nhau. Điều này giúp bảo vệ thiết bị khỏi điện áp quá cao hoặc quá thấp, đảm bảo hoạt động ổn định và an toàn.

Cách ly điện an toàn giữa nguồn và tải

Một trong những vai trò quan trọng của cuộn thứ cấp là cách ly điện giữa nguồn điện (cuộn sơ cấp) và tải điện. Vì điện áp đầu ra được tạo ra thông qua cảm ứng điện từ chứ không phải nối trực tiếp, cuộn thứ cấp giúp giảm nguy cơ rò rỉ điện, chập cháy và bảo vệ người sử dụng cũng như thiết bị.

Cung cấp điện áp ổn định cho thiết bị và hệ thống

Cuộn thứ cấp giúp duy trì điện áp đầu ra ổn định, ngay cả khi điện áp đầu vào có biến động nhẹ. Điều này rất quan trọng trong các thiết bị điện tử nhạy cảm như máy tính, thiết bị y tế, và các hệ thống điều khiển tự động, giúp tăng tuổi thọ và hiệu suất làm việc của thiết bị.

Đóng góp vào hiệu suất và độ bền của biến áp

Chất lượng và thiết kế của cuộn thứ cấp ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất hoạt động của biến áp. Cuộn thứ cấp có cách điện tốt, dây dẫn chất lượng cao giúp giảm tổn thất điện năng, hạn chế sinh nhiệt và kéo dài tuổi thọ thiết bị. Nhờ vậy, biến áp hoạt động hiệu quả, bền bỉ trong thời gian dài.

Ứng dụng đa dạng trong các lĩnh vực kỹ thuật và đời sống

Cuộn thứ cấp được sử dụng rộng rãi trong nhiều thiết bị và hệ thống điện khác nhau, từ biến áp điện dân dụng, máy biến dòng, bộ nguồn điện tử đến các thiết bị gia dụng và công nghiệp. Vai trò của cuộn thứ cấp không chỉ giới hạn trong việc biến đổi điện áp mà còn góp phần quan trọng trong việc bảo vệ và tối ưu hóa hệ thống điện.

 Vai trò của cuộn thứ cấp

Cuộn thứ cấp là bộ phận không thể thiếu trong biến áp, đóng vai trò biến đổi và cung cấp điện áp đầu ra phù hợp với nhu cầu sử dụng. Việc hiểu rõ về nó là chìa khóa để nắm bắt hoạt động của vô số thiết bị điện xung quanh ta. Sài Gòn Sinco hy vọng những thông tin này thực sự hữu ích cho bạn.

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: