Nguyên tắc hoạt động của máy biến áp: Cảm ứng điện từ

Máy biến áp là thiết bị điện đóng vai trò thiết yếu trong hệ thống truyền tải và phân phối điện năng, cho phép thay đổi điện áp xoay chiều một cách hiệu quả và linh hoạt. Vậy nguyên tắc hoạt động của máy biến áp là gì? Hãy cùng Saigon Sinco tìm hiểu thông qua bài viết này nhé!

Nguyên lý hoạt động của máy biến áp 

Máy biến áp là một thiết bị điện đóng vai trò quan trọng trong việc truyền tải và phân phối năng lượng điện. Nhờ vào nguyên lý hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ, máy biến áp có khả năng thay đổi điện áp xoay chiều từ giá trị này sang giá trị khác một cách hiệu quả và linh hoạt.

Hiện tượng cảm ứng điện từ là khi có sự biến thiên từ thông qua một cuộn dây, sẽ xuất hiện một dòng điện cảm ứng trong cuộn dây đó. Máy biến áp ứng dụng chính xác nguyên lý này. Khi dòng điện xoay chiều chạy qua cuộn dây sơ cấp, nó tạo ra từ thông biến thiên trong lõi sắt của máy biến áp. Từ thông này tiếp tục tác động lên cuộn dây thứ cấp, tạo ra dòng điện cảm ứng trong cuộn dây thứ cấp. Nhờ sự liên kết từ thông giữa hai cuộn dây, điện áp của dòng điện xoay chiều được thay đổi một cách chính xác theo tỷ số số vòng dây của hai cuộn.

Nguyên lý hoạt động máy biến áp

Xem thêm: Nguyên tắc hoạt động của máy biến áp: Cảm ứng điện từ

Giải thích chi tiết cách thức hoạt động của máy biến áp

Để hiểu rõ hơn về nguyên tắc hoạt động của máy biến áp, chúng ta hãy cùng phân tích chi tiết quá trình diễn ra bên trong thiết bị này:

• Khi dòng điện xoay chiều chạy qua cuộn dây sơ cấp của máy biến áp, nó tạo ra từ trường xung quanh cuộn dây.

• Từ trường này biến thiên theo dòng điện xoay chiều, lan truyền trong lõi thép của máy biến áp. 

• Từ trường biến thiên do cuộn sơ cấp tạo ra sẽ tác động lên cuộn thứ cấp, cảm ứng một điện áp xoay chiều trong cuộn thứ cấp.

• Điện áp cảm ứng ở cuộn thứ cấp phụ thuộc vào tỷ số số vòng dây của cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp. Nếu số vòng dây cuộn thứ cấp lớn hơn cuộn sơ cấp, điện áp đầu ra sẽ cao hơn điện áp đầu vào và ngược lại.

Cảm ứng điện từ trong máy biến áp

Cảm ứng điện từ, về bản chất, là hiện tượng dòng điện xuất hiện trong một cuộn dây dẫn khi có sự biến thiên từ thông đi qua cuộn dây đó. Ứng dụng trong máy biến áp, khi dòng điện xoay chiều (có cường độ và chiều thay đổi liên tục) chạy qua cuộn dây sơ cấp, nó tạo ra từ trường biến thiên xung quanh cuộn dây. Từ trường này được dẫn truyền qua lõi sắt của máy biến áp và tác động lên cuộn dây thứ cấp.

Chính sự biến thiên từ thông này, theo định luật Faraday về cảm ứng điện từ, sẽ cảm ứng một dòng điện xoay chiều trong cuộn dây thứ cấp.

Xem thêm: Các loại máy biến áp: Ưu nhược điểm, so sánh & ứng dụng

Vai trò của từ thông trong hoạt động của máy biến áp

Từ thông là đại lượng vật lý biểu thị mật độ các đường sức từ đi qua một diện tích nhất định. Trong máy biến áp, từ thông đóng vai trò như một "sứ giả", truyền tải năng lượng từ cuộn sơ cấp sang cuộn thứ cấp.

Khi dòng điện xoay chiều chạy qua cuộn sơ cấp, nó tạo ra từ trường biến thiên xung quanh cuộn dây. Lõi thép của máy biến áp, với độ từ thẩm cao, đóng vai trò là môi trường lý tưởng cho từ thông lan truyền. Chính từ thông biến thiên này sẽ "ghé thăm" cuộn thứ cấp, cảm ứng một dòng điện xoay chiều trong cuộn dây này.

Vật liệu lõi thép đóng vai trò then chốt trong việc dẫn truyền từ thông. Độ từ thẩm của lõi càng cao, từ thông được dẫn truyền càng hiệu quả, giảm thiểu sự thất thoát ra môi trường xung quanh, từ đó tăng hiệu suất hoạt động của máy biến áp.

Vai trò của từ thông

Xem thêm: Chức năng của máy biến áp: Vai trò quan trọng trong hệ thống điện

Ảnh hưởng của số vòng dây đến điện áp đầu ra

Tỷ số giữa điện áp đầu vào (ở cuộn sơ cấp) và điện áp đầu ra (ở cuộn thứ cấp) tỉ lệ thuận với tỷ số giữa số vòng dây của hai cuộn. Công thức biểu diễn mối quan hệ này như sau:

Điện áp đầu ra / Điện áp đầu vào = Số vòng dây cuộn thứ cấp / Số vòng dây cuộn sơ cấp

Phân loại máy biến áp:

Dựa vào tỷ số số vòng dây, ta có thể phân loại máy biến áp thành hai loại chính:

Máy biến áp tăng áp: Số vòng dây cuộn thứ cấp lớn hơn số vòng dây cuộn sơ cấp, dẫn đến điện áp đầu ra cao hơn điện áp đầu vào.

Máy biến áp giảm áp: Số vòng dây cuộn thứ cấp nhỏ hơn số vòng dây cuộn sơ cấp, dẫn đến điện áp đầu ra thấp hơn điện áp đầu vào.

Ví dụ:

Giả sử một máy biến áp có cuộn sơ cấp 1000 vòng dây và cuộn thứ cấp 2000 vòng dây. Khi đặt vào cuộn sơ cấp điện áp 100V, ta có thể tính toán điện áp đầu ra như sau:

• Điện áp đầu ra = (Số vòng dây cuộn thứ cấp / Số vòng dây cuộn sơ cấp) * Điện áp đầu vào
• Điện áp đầu ra = (2000 / 1000) * 100V = 200V

Hiểu rõ nguyên tắc hoạt động của máy biến áp là chìa khóa để vận hành và ứng dụng thiết bị này một cách hiệu quả. Saigon Sinco hy vọng bài viết đã cung cấp cho bạn cái nhìn chi tiết và dễ hiểu về nguyên lý hoạt động dựa trên cảm ứng điện từ của máy biến áp, cũng như vai trò quan trọng của từ thông và số vòng dây trong việc biến đổi điện áp.

Nguồn: Tài liệu tham khảo trên mạng

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: