Máy biến áp một pha là gì: Cấu tạo và hoạt động của nó

Máy biến áp một pha là thiết bị điện nhận nguồn điện xoay chiều một pha và đầu ra AC một pha. Điều này được sử dụng trong phân phối điện ở các khu vực ngoài đô thị vì nhu cầu tổng thể và chi phí liên quan thấp hơn so với máy biến áp phân phối 3 pha. Chúng được sử dụng như một máy biến áp hạ bậc để giảm điện áp trong nhà đến một giá trị thích hợp mà không thay đổi tần số. Vì lý do này, nó thường được sử dụng để năng lượng điện đồ dùng tại nơi ở. Bài viết này trình bày tổng quan về máy biến áp một pha.

Máy biến áp một pha là gì?

Định nghĩa: ĐẾN máy biến áp là một thiết bị chuyển đổi năng lượng từ trường thành năng lượng điện. Nó bao gồm hai cuộn dây điện được gọi là cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp. Tiểu học quanh co của máy biến áp nhận điện, còn cuộn thứ cấp truyền điện. Một mạch sắt từ được gọi là 'lõi' thường được sử dụng để quấn quanh các cuộn dây này. Mặc dù hai cuộn dây này được cách ly về điện, nhưng chúng được liên kết từ tính.

Dòng điện khi chạy qua cuộn sơ cấp của máy biến áp thì tạo ra từ trường, tạo ra hiệu điện thế trên cuộn thứ cấp của máy biến áp. Dựa trên loại ứng dụng, máy biến áp một pha được sử dụng để tăng hoặc giảm điện áp ở đầu ra. Máy biến áp này thường là một máy biến áp với hiệu quả cao và tổn thất thấp. Sơ đồ máy biến áp một pha được trình bày dưới đây.

máy biến áp một pha

Nguyên lý của máy biến áp một pha

Máy biến áp một pha hoạt động theo nguyên tắc Định luật cảm ứng điện từ Faraday . Thông thường, cảm ứng lẫn nhau giữa cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp chịu trách nhiệm cho hoạt động của máy biến áp trong máy biến áp điện.

Làm việc của máy biến áp một pha

Máy biến áp là một thiết bị tĩnh truyền công suất điện trong mạch này sang mạch khác có cùng tần số. Nó bao gồm cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp. Máy biến áp này hoạt động trên nguyên tắc tự cảm lẫn nhau.

Khi cuộn sơ cấp của máy biến áp được nối với nguồn điện xoay chiều, dòng điện chạy trong cuộn dây và hình thành từ trường. Điều kiện này được gọi là hiện tượng tự cảm lẫn nhau và dòng điện chạy theo Định luật cảm ứng điện từ Faraday. Khi dòng điện tăng từ 0 đến giá trị cực đại của nó, từ trường tăng cường và được cho bởi dɸ / dt.

Nam châm điện này tạo thành các đường sức từ và mở rộng ra khỏi cuộn dây tạo thành đường sức từ. Các lượt của cả hai cuộn dây được liên kết bởi từ thông này. Cường độ của từ trường tạo ra trong lõi phụ thuộc vào số vòng dây của cuộn dây và lượng dòng điện. Từ thông và cường độ dòng điện tỉ lệ thuận với nhau.

làm việc của máy biến áp một pha

Nguồn: Wikimedia

Khi các đường sức từ chạy quanh lõi, nó đi qua cuộn thứ cấp, tạo ra điện áp trên nó. Định luật Faraday được sử dụng để xác định điện áp gây ra trên cuộn thứ cấp và nó được cho bởi:

N. dɸ / dt

Ở đâu,

‘N’ là số vòng dây của cuộn dây

Tần số như nhau ở cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp.

Do đó, chúng ta có thể nói rằng điện áp gây ra trong cả hai cuộn dây là như nhau khi từ thông giống nhau liên kết cả hai cuộn dây với nhau. Ngoài ra, tổng điện áp gây ra tỷ lệ thuận với số vòng trong cuộn dây.

Giả sử rằng mỗi cuộn dây sơ cấp và thứ cấp của máy biến áp có các vòng dây đơn lẻ. Giả sử không có tổn thất, dòng điện chạy qua cuộn dây để tạo ra từ thông và tạo ra hiệu điện thế một vôn trên cuộn thứ cấp.

Do nguồn cung cấp AC, từ thông thay đổi theo hình sin và nó được cho bởi,

ɸ = ɸ_{tối đa}Không có ωt

Mối quan hệ giữa emf cảm ứng E trong cuộn dây có N vòng được cho bởi,

E = N (d∅) / dt

E = N * ω * ɸ_{tối đa}cosωtφ

Emax = Nωɸ_{tối đa}

Erms = Nω / √2 * ɸ_{tối đa}= 2π / √2 * f * N * ɸ_{tối đa}

Erms = 4,44 fNɸ_{tối đa}

Ở đâu,

‘F’ là tần số tính bằng Hertz, được cho bởi ω / 2π.

‘N’ là số cuộn dây

‘ɸ’ là lượng thông lượng trong Webers

Phương trình trên là Phương trình EMF của Máy biến áp. Đối với emf của cuộn sơ cấp của máy biến áp E, N sẽ là số vòng sơ cấp (NP), còn đối với emf, E của cuộn thứ cấp của máy biến áp, số vòng, N sẽ là (NS).

Cấu tạo máy biến áp một pha

Máy biến áp một pha đơn giản có mỗi cuộn dây được quấn hình trụ trên một chi tiết bằng sắt mềm riêng biệt để cung cấp mạch từ cần thiết, mạch này thường được gọi là 'lõi máy biến áp'. Nó tạo ra một đường cho dòng từ trường tạo ra hiệu điện thế giữa hai đầu cuộn dây.

Như đã thấy trong hình trên, hai cuộn dây không đủ gần để có một khớp nối từ hiệu quả. Như vậy, hội tụ và tăng từ thông mạch gần các cuộn dây có thể tăng cường ghép từ giữa cuộn sơ cấp và thứ cấp. Các lớp thép mỏng phải được sử dụng để ngăn ngừa tổn thất điện năng từ lõi.

Căn cứ vào cách cuộn dây quấn quanh lõi thép nhiều lớp ở giữa, cấu tạo máy biến áp được chia thành hai loại

Máy biến áp kiểu lõi

Trong kiểu kết cấu này, chỉ một nửa số cuộn dây được quấn theo hình trụ xung quanh mỗi chân của máy biến áp để tăng cường ghép từ như trong hình bên dưới. Loại kết cấu này đảm bảo rằng các đường sức từ chạy qua cả hai cuộn dây đồng thời. Nhược điểm chính của máy biến áp kiểu lõi là từ thông rò rỉ xảy ra do dòng của một tỷ lệ nhỏ các đường sức từ bên ngoài lõi.

biến áp kiểu lõi

Máy biến áp kiểu vỏ

Trong loại cấu tạo máy biến áp này, cuộn dây sơ cấp và thứ cấp được đặt theo hình trụ trên chi giữa dẫn đến diện tích mặt cắt ngang gấp đôi so với chi ngoài. Có hai đường dẫn từ kín trong kiểu cấu tạo này và chi ngoài có từ thông ɸ / 2 chạy qua. Máy biến áp kiểu vỏ khắc phục từ thông rò rỉ, giảm tổn thất lõi và tăng hiệu suất.

một pha-biến áp-loại vỏ

Các ứng dụng

Các ứng dụng của máy biến áp một pha được đề cập dưới đây.

• Giảm tín hiệu đường dài để hỗ trợ cả thiết bị điện tử dân dụng và thương mại nhẹ
• Trong máy thu hình để điều chỉnh điện áp
• Để nâng cao sức mạnh trong biến tần gia đình
• Cung cấp điện cho các khu vực ngoài đô thị
• Để cách ly hai đoạn mạch về điện là sơ cấp và thứ cấp được đặt xa nhau

Câu hỏi thường gặp

1). Một pha có nghĩa là gì?

Hệ thống hoặc mạch một pha tạo ra hoặc sử dụng điện áp xoay chiều đơn

2). Các ngôi nhà có sử dụng nguồn điện một pha không?

Nói chung, các ngôi nhà được cung cấp nguồn điện một pha

3). Máy biến áp một pha hoạt động theo nguyên tắc nào?

Luật Faraday cảm ứng điện từ và cảm ứng lẫn nhau

4). Máy biến áp 'Tỷ lệ vòng quay' là gì?

NP / NS = VP / VS = n = Tỷ lệ vòng quay

5). Nêu hai công dụng của máy biến áp một pha

• Trong máy thu hình để điều chỉnh điện áp
• Để nâng cao sức mạnh trong biến tần gia đình

Như vậy, máy biến áp một pha thích hợp với các thiết bị điện nhẹ hơn. Nó ít tốn kém hơn và được ưu tiên cao để cung cấp điện cho các khu vực ngoài đô thị. Bài báo này nhấn mạnh nguyên lý làm việc máy biến áp , cấu tạo và các ứng dụng của máy biến áp một pha. Bạn đọc có thể tìm hiểu chuyên sâu về máy biến áp một pha từ bài viết này.