Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy biến áp

Hiện nay, máy biến áp được dùng rất phổ biến trong các nhà máy điện. Thậm chí máy biến áp còn được sử dụng trong các hộ gia đình. Vậy máy biến áp là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của nó như thế nào. Bài viết dưới đây giúp các bạn biết thêm thông tin về thiết bị này.

Máy biến áp là thiết bị điện từ tĩnh, hoạt động theo nguyên lý cảm ứng điện từ. Với mục đích là biến đổi một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp này thành một hệ thống dòng điện xoay chiều ở điện áp khác, với tần số không thay đổi.

Định nghĩa theo cách khác. Máy biến áp là thiết bị điện dùng cảm ứng điện từ để truyền, đưa năng lượng hoặc tín hiệu điện xoay chiều giữa các mạch điện theo một nguyên lí nhất định.

Một máy biến áp được cấu tạo bởi 3 phần chính: lõi thép, dây quấn và vỏ máy.

Lõi thép gồm có Trụ và Gông. Trụ là phần để đặt dây quấn. Gông là phần nối liền giữa các trụ để tạo thành một mạch từ kín. Lõi thép của máy biến áp được chế tạo từ nhiều lá sắt mỏng ghép cách điện với nhau. Chúng thường được chế tạo bằng các vật liệu dẫn từ tốt.

Phần dây quấn này thường được chế tạo bằng đồng hoặc nhôm và bên ngoài được bọc cách điện. Nhiệm vụ của dây quấn là nhận năng lượng vào và truyền năng lượng ra. Cuộn dây có nhiệm vụ nhận năng lượng vào (nối với mạch điện xoay chiều) được gọi là cuộn dây sơ cấp (ký hiệu là N1), còn cuộn dây có nhiệm vụ truyền năng lượng ra (nối với nơi tiêu thụ) được gọi là cuộn dây thứ cấp (ký hiệu là N2). Số vòng dây ở hai cuộn phải khác nhau, tuỳ thuộc nhiệm vụ của máy mà các số vòng của các cuộn dây khác nhau. Ví dụ như N2> N1 thì gọi là máy tăng áp, nếu N2<N1 thì gọi là máy hạ áp

Phần vỏ máy tùy theo từng loại máy biến áp mà thường được làm từ nhựa, gỗ, thép, gang hoặc tôn mỏng, có công dụng để bảo vệ các bộ phân bên trong của máy.

Nguyên lý làm việc của máy biến áp là dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ (là hiện tượng hình thành một suất điện động (điện áp) trên một vật dẫn khi vật dẫn đó được đặt trong một từ trường biến thiên.

Năm 1831, Michael Faraday đã chứng tỏ bằng thực nghiệm rằng từ trường có thể sinh ra dòng điện. Thực vậy, khi cho từ thông gửi qua một mạch kín thay đổi thì trong mạch xuất hiện một dòng điện).

Và khi đặt điện áp xoay chiều ở 2 đầu cuộn dây sơ cấp, sẽ gây ra sự biến thiên của từ thông ở bên trong 2 cuộn dây. Và từ thông (từ thông là thông lượng đường sức từ đi qua một diện tích; từ thông được tạo ra từ phép tích phân của phép nhân vô hướng giữa mật độ từ thông với véctơ thành phần diện tích, trên toàn bộ diện tích) này sẽ đi qua cuộn sơ cấp và thứ cấp, sau đó trong cuộn thứ cấp sẽ xuất hiện suất điện động (tên khác là biến áp) cảm ứng và làm biến đổi điện áp ban đầu.