Trước khi thảo luận về một máy biến áp lý tưởng, chúng ta hãy thảo luận về máy biến áp . Máy biến áp là một thiết bị điện cố định, được sử dụng để chuyển năng lượng điện ở giữa hai đầu mạch trong khi duy trì tần số ổn định và cũng làm tăng / giảm dòng điện hoặc hiệu điện thế. Nguyên lý làm việc của máy biến áp là “ Luật Faraday của cảm ứng ”. Khi dòng điện trong cuộn dây chính thay đổi, thì từ thông sẽ thay đổi, do đó có thể xuất hiện EMF cảm ứng trong cuộn thứ cấp. Một máy biến áp thực tế bao gồm một số tổn thất như tổn thất lõi & tổn thất đồng. Tổn hao đồng có thể được định nghĩa là, các cuộn dây của máy biến áp bao gồm điện trở cũng như điện kháng để gây ra một số tổn thất được gọi là tổn thất đồng. Tổn hao lõi trong máy biến áp xảy ra khi máy biến áp được cấp điện, tổn hao lõi không thay đổi theo tải. Những tổn thất này được gây ra bởi hai yếu tố như xoáy và độ trễ. Do những tổn thất này, công suất đầu ra của máy biến áp nhỏ hơn công suất đầu vào.
Biến áp lý tưởng là gì?
Định nghĩa: Một máy biến áp không có bất kỳ tổn thất nào như đồng và lõi được gọi là máy biến áp lý tưởng. Trong máy biến áp này, công suất đầu ra tương đương với công suất đầu vào. Hiệu suất của máy biến áp này là 100%, có nghĩa là không có tổn thất điện năng trong máy biến áp.
máy biến áp lý tưởng
Nguyên lý làm việc của máy biến áp lý tưởng
Một máy biến áp lý tưởng hoạt động dựa trên hai nguyên tắc như khi dòng điện tạo ra một từ tính trường và từ trường thay đổi trong cuộn dây tạo ra hiệu điện thế trên hai đầu cuộn dây. Khi dòng điện thay đổi trong cuộn dây sơ cấp, thì từ thông sẽ phát triển. Vì vậy, thay đổi từ trường có thể tạo ra một điện áp trong cuộn thứ cấp.
Khi dòng điện chạy qua cuộn sơ cấp thì nó sẽ tạo ra từ trường. Hai cuộn dây được quấn trong vùng có lõi từ rất cao như sắt nên từ thông cung cấp qua hai cuộn dây. Khi một tải được kết nối với cuộn thứ cấp, thì điện áp và dòng điện sẽ theo hướng được chỉ định.
Tính chất
Các đặc tính của một máy biến áp lý tưởng bao gồm những điều sau đây.
- Hai cuộn dây của máy biến áp này có điện trở nhỏ.
- Do điện trở, dòng điện xoáy và độ trễ không có tổn thất trong máy biến áp.
- Hiệu suất của máy biến áp này là 100%
- Tổng từ thông tạo ra trong máy biến áp đã hạn chế lõi và kết nối với các cuộn dây. Do đó, rò rỉ từ thông & điện cảm của nó bằng không.
Lõi có độ từ thẩm không giới hạn vì vậy một lực từ động không đáng kể là cần thiết để bố trí từ thông trong lõi.
Dưới đây là một mô hình máy biến áp lý tưởng. Máy biến áp này lý tưởng trong ba điều kiện khi nó không có từ thông rò rỉ, không có điện trở cuộn dây và không có tổn thất sắt trong lõi. Các thuộc tính của máy biến áp thực tế cũng như máy biến áp lý tưởng không giống nhau.
Phương trình máy biến áp lý tưởng
Các đặc tính mà chúng ta đã thảo luận ở trên không thể áp dụng cho máy biến áp thực tế. Trong máy biến áp loại lý tưởng, công suất o / p bằng công suất i / p. Như vậy không bị mất nguồn.
E2 * I2 * CosΦ = E1 * I1 * CosΦ nếu không thì E2 * I2 = E1 * I1
E2 / E1 = I2 / I1
Do đó, phương trình tỷ lệ chuyển đổi được hiển thị bên dưới.
V2 / V1 = E2 / E1 = N2 / N1 = I1 / I2 = K
Dòng điện của sơ cấp và thứ cấp tỷ lệ nghịch với số vòng xoắn tương ứng của chúng.
Sơ đồ Phasor của Máy biến áp Lý tưởng
Sơ đồ phasor của máy biến áp này không có tải được hiển thị bên dưới. Khi máy biến áp ở điều kiện không tải thì dòng điện trong cuộn thứ cấp có thể bằng không, I2 = 0
Trong hình trên,
'V1' là điện áp cung cấp chính
‘E1’ được tạo ra e.m.f
‘I1’ là dòng điện chính
‘Ø’ là thông lượng tương hỗ
V2 ’là điện áp o / p thứ cấp.
‘E2’ là e.m.f cảm ứng thứ cấp.
Khi các cuộn dây của máy biến áp không có trở kháng thì điện áp cảm ứng trong cuộn dây chính quanh co ‘E1’ tương đương với điện áp đặt vào ‘V1’. Nhưng định luật Lenz phát biểu rằng cuộn dây chính E1 tương đương & ngược với điện áp sơ cấp ‘V1’. Dòng điện chính lấy nguồn cung cấp có thể đủ để tạo ra từ thông xoay chiều ‘Ø’ trong lõi. Vì vậy, dòng điện này còn được gọi là dòng điện từ hóa vì nó từ hóa lõi và sắp xếp từ thông trong lõi.
Do đó, cả dòng điện chính và từ thông xoay chiều đều ở pha bằng nhau. Dòng điện chính trễ hơn nguồn điện áp một góc 90 độ. Vì e.m.f cảm ứng trong hai cuộn dây được cảm ứng với từ thông tương hỗ giống nhau ‘Ø’. Do đó, cả hai cuộn dây đều có hướng giống nhau.
Khi cuộn thứ cấp của máy biến áp có tổng trở bằng không, thì e.m.f cảm ứng trong cuộn dây và điện áp o / p thứ cấp sẽ giống nhau về độ lớn và hướng.
Ưu điểm
Những ưu điểm của máy biến áp lý tưởng bao gồm những điều sau đây.
- Không có các tổn thất như trễ, xoáy, đồng.
- Tỷ lệ điện áp và dòng điện hoàn toàn dựa trên độ xoắn của cuộn dây.
- Không có rò rỉ từ thông
- Nó không phụ thuộc vào tần suất
- Tuyến tính hoàn hảo
- Không có điện cảm và điện dung lạc
Vì vậy, một lý tưởng máy biến áp là một máy biến áp tưởng tượng, không phải là một máy biến áp thực tế. Máy biến áp này chủ yếu được sử dụng cho mục đích giáo dục. Đây là một câu hỏi cho bạn, những ứng dụng của một máy biến áp lý tưởng là gì?
