Máy biến áp điện

Máy biến áp điệnlà các thiết bị điện từ ghép cảm ứng, truyền năng lượng điện từ mạch này sang mạch khác. Tất cả các thiết bị hoạt động bằng điện tử đều phụ thuộc vào máy biến áp điện để chuyển đổi dòng điện thành điện áp phù hợp với ứng dụng cụ thể, và máy biến áp dòng điện cũng cần thiết để lưu trữ và truyền tải năng lượng qua đường dây và lưới điện.

Vì có rất nhiều bối cảnh cần đến biến đổi điện tử, nên có rất nhiều loại máy biến áp điện để đáp ứng chúng. Máy biến áp tự ngẫu, máy biến áp tăng áp và máy biến áp hạ áp (có thể tìm thấy ởđâyVàđâytương ứng), máy biến áp hình xuyến, máy biến áp zig zag và máy biến áp xung chỉ là một vài ví dụ. Bằng cách truyền năng lượng điện qua hai tầng cuộn dây, máy biến áp có thể tăng, giảm, cô lập, dịch chuyển và tạo mẫu dòng điện để cấp điện an toàn cho thiết bị điện tử ở mọi yêu cầu về điện áp. Các nhà sản xuất máy biến áp điện cấu hình máy biến áp khác nhau để đáp ứng mọi loại ứng dụng biến đổi điện và có kích thước từ máy biến áp cỡ ngón tay cái trong đèn điện hoặc micrô đến máy biến áp cố định khổng lồ trong các cơ sở điện. Máy biến áp điện áp thấp chuyển đổi dòng điện thành điện áp phù hợp với các thiết bị như đèn mờ và các thiết bị điện tử nhỏ khác, trong khi máy biến áp điện áp cao được sử dụng để truyền tải điện giữa các cơ sở phát điện và các điểm tiêu thụ điện. Hầu hết các máy biến áp là máy biến áp cách ly vì chúng tạo điều kiện cho việc truyền tải điện thông qua cảm ứng và nhiều máy biến áp là máy biến áp 3 pha, có khả năng biến đổi điện theo 3 pha.

Ngoài việc chuyển đổi dòng điện sang điện áp cao hơn hoặc thấp hơn, máy biến áp điện còn có thể dùng để cách ly các bộ phận của mạch điện với các bộ phận khác. Tuy nhiên, máy biến áp tự động không có sự cách ly giữa mạch nguồn và mạch tải; chúng truyền điện qua các dây dẫn tiếp xúc với nhau. Bạn có thể tìm thấy danh sách các nhà sản xuất sản xuất loại máy biến áp này trênThư mục IQS.

Máy biến áp điện có thể lớn bằng máy biến áp được rào chắn cho toàn bộ cơ sở, hoặc có thể nhỏ gọn để lắp đặt trong các thiết bị gia dụng như đèn chiếu sáng. Máy biến áp điện là cần thiết khi có sự chênh lệch điện áp giữa linh kiện điện tử hoặc thiết bị điện tử và nguồn điện. An toàn là mối quan tâm hàng đầu trong những trường hợp như vậy, vì việc sử dụng điện áp quá cao hoặc quá thấp để cấp nguồn cho thiết bị có thể gây ra các vấn đề nghiêm trọng. Điện áp quá cao có thể khiến thiết bị hỏng hóc hoặc phá hủy; trong trường hợp nghiêm trọng, quá điện áp có thể gây ra hỏa hoạn và khiến người dùng bị điện giật mạnh. Trong trường hợp điện áp thấp, thiếu điện áp cũng có thể gây hỏng thiết bị.

Máy biến áp đo lường, bao gồm máy biến dòng, đo lường và giám sát chính xác điện áp nguồn khi nó được truyền tải theo tỷ lệ qua các cuộn dây sơ cấp và thứ cấp. Máy biến áp hạ áp chuyển đổi điện áp cao hơn thành điện áp thấp hơn bằng cách sử dụng ít cuộn dây thứ cấp hơn, trong khi số lượng cuộn dây thứ cấp nhiều hơn của máy biến áp tăng áp cho phép chúng chuyển đổi điện áp thấp hơn thành điện áp đầu ra cao hơn. Máy biến áp hình xuyến là máy biến áp hình bánh rán có hiệu suất không gian cao và tuyệt vời để giảm nhiễu điện từ; cuộn cảm giới hạn lượng dòng điện xoay chiều đến thiết bị hoặc ứng dụng tạm thời trong khi triệt tiêu nhiễu tần số cao, tương tự như cuộn dây hình xuyến. Máy biến áp cách ly tách hai mạch, cho phép nguồn điện xoay chiều di chuyển từ thiết bị này sang thiết bị khác mà không cần kết nối hai mạch; điều này đạt được bằng cách không kết nối trực tiếp các cuộn dây sơ cấp và thứ cấp. Bộ biến tần có khả năng chuyển đổi điện áp một chiều (DC) thành điện áp xoay chiều (AC), trong khimáy biến áp xung điệnTạo ra các xung điện được sử dụng trong viễn thông và các ứng dụng logic chi tiết như đèn flash máy ảnh, thiết bị radar và gia tốc hạt. Ngoài ra, máy biến áp zig-zag là máy biến áp 3 pha chuyên dụng, được thiết kế để cung cấp tiếp địa cho các hệ thống điện không nối đất, cũng như lọc và kiểm soát dòng điện hài. Bạn có thể tìm thấy danh sách các nhà cung cấp máy biến áp zig-zag.đây.

Máy biến áp điện bao gồm hai bộ cuộn dây hoặc cuộn dây được liên kết bởi từ trường. Lõi là sắt hoặc hợp chất ferit hoặc lõi nhiều lớp được quấn bằng đồng trần hoặc cuộn dây tráng men. Các cuộn dây là cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp và hoạt động như các dây dẫn. Khi cuộn sơ cấp nhận điện áp xoay chiều, điều này tạo ra một từ trường biến thiên xung quanh dây dẫn; từ trường kích hoạt cuộn dây dẫn thứ cấp. Điều này dẫn đến việc máy biến áp thay đổi điện áp và truyền năng lượng điện, lý tưởng nhất là với lượng năng lượng bị mất ít nhất. Số vòng dây trên mỗi cuộn dây rất quan trọng, vì điều này quyết định điện áp được truyền từ cuộn sơ cấp sang cuộn thứ cấp thông qua từ trường. Tỷ lệ vòng dây (còn gọi là cuộn dây) trong cuộn sơ cấp so với số vòng dây trong cuộn thứ cấp quyết định độ lớn của điện áp; ví dụ, máy biến áp hạ áp sẽ có ít vòng dây trong cuộn thứ cấp hơn cuộn sơ cấp, trong khi máy biến áp tăng áp sẽ có nhiều vòng dây cuộn thứ cấp hơn cuộn sơ cấp. Sau khi chuyển đổi điện áp được thực hiện, năng lượng được truyền đến trung tâm tải và quá trình điện tiếp tục từ đó. Cả kích thước và chi phí của máy biến áp điện đều tăng theo số lượng cuộn dây sơ cấp.

Mục đích của máy biến áp

Máy biến áp là bộ điều chỉnh. Chúng đảm bảo cung cấp đủ điện áp, nhưng không quá cao, cho mục đích sử dụng cụ thể. Nếu điện áp quá cao được sử dụng trên một thiết bị điện tử, nó có thể phá hủy thiết bị, gây cháy, và thậm chí tạo ra tia lửa điện hình vòm. Nếu thiết bị nhận được điện áp quá thấp, nó có thể khiến thiết bị hoạt động không bình thường. Vì những lý do này, điều quan trọng là phải điều chỉnh mức điện áp trước khi truyền đến thiết bị sử dụng điện.

Biến áp nguồn được sử dụng trong mọi thiết bị điện tử. Chúng cần thiết để chuyển đổi dòng điện thành điện áp phù hợp để thiết bị có thể sử dụng điện. Cho dù đó là máy tính, tông đơ cắt tóc hay ô tô điều khiển từ xa, đều có một biến áp bên trong để điều chỉnh cách thức và lượng điện được truyền đến nơi cần sử dụng. Sử dụngThư mục IQSđể tìm thiết bị chuyển đổi năng lượng mà bạn cần.

Lịch sử của máy biến áp điện

Vào những năm 1830, Michael Faraday và Joseph Henry đã khám phá ra tính chất cảm ứng thông qua công trình nghiên cứu nam châm điện của họ. Điều đáng kinh ngạc là hai người này ở hai lục địa khác nhau, làm việc hoàn toàn độc lập với nhau, và họ thực hiện những khám phá của mình cách nhau chỉ một năm.

Định luật Faraday, dẫn đến việc phát minh ra máy biến áp đầu tiên khoảng 45 năm sau đó, ra đời khi Michael Faraday tiến hành một thí nghiệm để chứng minh trường điện từ có thể cung cấp năng lượng như thế nào. Ông quấn hai cuộn dây quanh hai mặt đối diện của một chiếc nhẫn. Một mặt ông nối với một điện kế, và mặt còn lại ông nối với một cục pin. Ông thấy rằng khi nối một cuộn dây với cục pin, nó sẽ cấp điện cho cuộn dây được nối với điện kế, đúng như ông đã nghi ngờ.

Tuy nhiên, khi Faraday tháo cuộn dây ra khỏi pin, ông nhận thấy dòng điện vẫn chạy từ cuộn dây đến điện kế, điều này có nghĩa là pin vẫn cấp điện cho cuộn dây mặc dù nó không còn được kết nối vật lý với cuộn dây hay vòng mà cuộn dây được quấn quanh. Bước đột phá khoa học này đã đặt nền móng cho việc chế tạo máy biến áp đầu tiên của Ottó Bláthy, Miksa Déri và Károly Zipernowsky thuộc Đế quốc Áo-Hung (nay đã không còn tồn tại). Máy biến áp của họ là một máy biến áp hình xuyến, được sử dụng cho hệ thống đèn sợi đốt chạy bằng điện xoay chiều.

Mặc dù máy biến áp đầu tiên được sản xuất tại Budapest, Hungary vào giữa những năm 1870, nhưng phải mất một thập kỷ nữa những máy biến áp đầu tiên được coi là thiết thực cho mục đích sử dụng thường xuyên mới được giới thiệu. Việc này được thực hiện bởi William Stanley và George Westinghouse. Năm 1886, chính máy biến áp do William Stanley phát triển đã trở thành máy biến áp đầu tiên được sử dụng cho mục đích thương mại để cung cấp điện cho Great Barrington, Massachusetts. Ngày nay, máy biến áp là một phần của tất cả các mạch điện tử. Chúng được lắp trên các cột điện, trong đèn và thậm chí cả đèn pin.

Máy biến áp hoạt động như thế nào

Máy biến áp hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ. Để điều này xảy ra, cần phải có một trường điện từ. Một cuộn dây quấn quanh lõi được tích điện bằng dòng điện xoay chiều, dòng điện này được chuyển đổi thành điện áp sơ cấp. Năng lượng trong cuộn dây sau đó thấm vào một trường điện từ, còn gọi là lực từ động, sẽ truyền qua lõi đến cuộn dây khác, tạo ra điện áp thứ cấp.

Điện áp đầu vào được xác định bởi chính nguồn điện. Tuy nhiên, điện áp mà máy biến áp thực tế sẽ tạo ra được xác định bởi cuộn dây thứ hai mà dòng điện chạy qua. Nếu bộ cuộn dây thứ hai, hay còn gọi là cuộn dây, bằng với bộ thứ nhất, thì điện áp đầu ra sẽ bằng điện áp đầu vào. Tuy nhiên, nếu cuộn dây thứ cấp có số vòng dây ít hơn cuộn dây sơ cấp thì điện áp thứ cấp sẽ nhỏ hơn điện áp sơ cấp. Đây được gọi là máy biến áp hạ áp. Nếu cuộn dây thứ cấp có số vòng dây nhiều hơn cuộn dây sơ cấp thì điện áp sẽ tăng lên; loại máy biến áp này được gọi là máy biến áp tăng áp.

Có năng lượng bị mất trong từ trường của máy biến áp. Năng lượng bị mất này cộng hưởng dưới dạng nhiệt. Để giảm thiểu sự mất năng lượng, các cuộn dây thường được đặt trong chất làm mát bên trong máy biến áp. Nhiều nhà sản xuất sử dụng cấu hình đồng tâm trong đó cả cuộn dây sơ cấp và thứ cấp được quấn lại với nhau xung quanh cuộn dây. Cấu hình này phổ biến nhất trong các máy biến áp ba bước. Từ máy biến áp, điện năng sau đó được truyền qua đường dây điện và lưới điện. Máy biến áp có chức năng điều chỉnh điện áp của dòng điện cần truyền tải. Máy biến áp tăng áp làm tăng điện áp và máy biến áp hạ áp làm giảm điện áp. Quá trình này đảm bảo rằng thiết bị cuối đang được cấp điện nhận được điện áp thích hợp. Điện áp quá thấp sẽ không cấp điện cho thiết bị và có thể ảnh hưởng đến chức năng của thiết bị trong thời gian dài. Điện áp quá cao có thể phá hủy thiết bị đang được cấp điện và có khả năng gây ra hỏa hoạn và điện giật nếu vượt quá điện áp đỉnh của thiết bị.

Mặc dù tất cả các máy biến áp đều hoạt động dựa trên Định luật Faraday ở một mức độ nào đó, nhưng có nhiều loại máy biến áp có chức năng khác nhau.

Máy biến áp lõi nhiều lớp- là một trong những loại máy biến áp được sử dụng phổ biến nhất. Các máy biến áp này thường được sử dụng trong các thiết bị để chuyển đổi điện áp xuống điện áp thấp. Lõi nhiều lớp giúp ngăn ngừa tổn thất dòng điện xoáy trong lõi.

Máy biến áp hình xuyến- tương tự như loại được phát minh ở Hungary bởi Ottó Bláthy, Miksa Déri và Károly Zipernowsky. Loại này đắt hơn vì quá trình lên dây chậm và đòi hỏi thiết bị đặc biệt.

Máy biến áp tự động- chỉ có một cuộn dây, nhưng điện áp được điều chỉnh theo tần số cuộn dây ở các phần riêng biệt. Máy biến áp tự động cũng là một trong những loại máy biến áp tiết kiệm chi phí hơn.

Máy biến áp đa pha- Hệ thống đa pha có thể được kết nối với nhiều máy biến áp một pha hoặc chỉ một máy biến áp đa pha. Nhiều máy biến áp đa pha sử dụng cấu hình zigzag, đặc biệt nếu đó là hệ thống nối đất.

Máy biến áp ba pha- Ba cuộn dây sơ cấp được nối với nhau, ba cuộn dây thứ cấp được nối với nhau.

Kết luận

Khi nói đến máy biến áp, định luật Faraday đang vận hành, và chúng hoàn hảo cho việc lưu trữ và vận chuyển điện năng. Kể từ khi máy biến áp được đưa vào sử dụng thương mại vào năm 1886, khi chúng được sử dụng để cung cấp điện cho Great Barrington, Maine, chúng đã được sử dụng liên tục trong một số trường hợp. Máy biến áp là cách an toàn nhất để vận chuyển điện giữa các mạch điện. Nhiều máy biến áp có khả năng cung cấp điện cho toàn bộ thị trấn và các khu vực rộng lớn của các thành phố lớn.

Máy biến áp có thể được tùy chỉnh để phù hợp với nhu cầu cụ thể. Có rất nhiều loại máy biến áp, nhưng trong trường hợp bạn cần một loại máy phù hợp với nhu cầu cụ thể của mình, sẽ có những nhà sản xuất có thể giúp bạn. Điều quan trọng là tìm đúng nhà sản xuất. Một nhà sản xuất tốt và một nhà sản xuất phù hợp hoàn toàn không phải là một.

Có rất nhiều nhà sản xuất tốt, nhưng chỉ có bạn mới có thể xác định được nhà sản xuất phù hợp. Một điểm khởi đầu tốt khi tìm kiếm nhà sản xuất máy biến áp phù hợp tất nhiên là giá cả, nhưng cũng cần hiểu rằng bạn có thể nhận được chất lượng tương xứng với số tiền bỏ ra. Hơn nữa, nhà sản xuất phù hợp sẽ hợp tác với bạn để tìm ra giải pháp điện phù hợp nhất với công ty của bạn thay vì chỉ cố gắng bán máy biến áp đắt nhất của họ.

Điều quan trọng là phải biết bạn cần gì ở một máy biến áp, và ngay cả khi bạn không chắc chắn 100% điều gì là tốt nhất cho nhu cầu cấp điện cụ thể của mình, các nhà sản xuất có năng lực vẫn có thể cung cấp cho bạn những lựa chọn tốt nhất cho tình huống cụ thể của bạn. Hệ thống cơ khí và điện có thể là những lĩnh vực khó khăn để điều hướng, nhưng tin tốt là bạn không phải tự mình làm điều đó. Bạn có thể quay lại đầu trangtrang nàyđể tìm danh sách máy biến áp điện thuận tiện có thể đáp ứng nhu cầu của bạn.

Các loại máy biến áp điện

• Máy biến áp 3 phalà những công cụ được sử dụng để thay đổi điện áp của hệ thống truyền tải điện 3 pha.

• Máy biến áp tự độnglà máy biến áp điện có một cuộn dây chung giữa cả hai mạch và không có bất kỳ sự cách ly nào giữa hai mạch.
  

• Máy biến dòng điệncó cuộn dây sơ cấp được nối vào mạch để đo được dòng điện; chúng được sử dụng để thay đổi dòng điện.
  

• Máy biến áp phân phốicó công suất định mức từ 3 đến 500 KVA với điện áp 601 vôn trở lên.
  

• Máy biến áp loại khôkhông sử dụng chất lỏng để làm mát hoặc cách nhiệt.
  

• Máy biến áp điện trở caocó độ rò rỉ trên điện kháng cao để giới hạn dòng điện đầu ra ở giá trị được chỉ định trong trường hợp xảy ra lỗi.
  

• Máy biến áp cao ápđược thiết kế để xử lý năng lượng điện ở mức điện áp cao.

• Máy biến áp dụng cụđo và theo dõi chính xác điện áp nguồn khi nó được truyền đi theo tỷ lệ qua cuộn dây sơ cấp và thứ cấp.

• Biến tầnchuyển đổi giữa nguồn điện AC và DC.

• Máy biến áp cách lylà máy biến áp cách ly mạch sơ cấp với mạch thứ cấp.
  

• Máy biến áp điện áp thấpchuyển đổi thành điện áp thấp hơn.

• Máy biến áp điệnlà thiết bị chuyển đổi điện áp xuống mức thấp hơn.

• Máy biến áp xunglà các thiết bị băng thông rộng chủ yếu dùng để truyền dẫn dạng sóng. Chúng truyền các xung điện hình chữ nhật, nghĩa là các xung có thời gian tăng và giảm nhanh với biên độ khá ổn định.

• Máy biến áp hạ ápcó khả năng chuyển đổi điện áp cao hơn thành điện áp thấp hơn bằng cách truyền năng lượng điện qua hai tầng cuộn dây, tầng cuộn dây thứ hai có ít cuộn dây hơn.

• Máy biến áp tăng áplà máy biến áp có cuộn dây điện áp cao được kết nối với tải đầu ra và cuộn dây điện áp thấp được kết nối với nguồn điện.
  

• Máy biến áp hình xuyếncó dây đồng quấn quanh lõi hình trụ để chứa được từ thông.
  

• Máy biến áplà một thiết bị tĩnh truyền năng lượng điện từ mạch này sang mạch khác thông qua hiện tượng cảm ứng điện từ, thường có giá trị điện áp và dòng điện thay đổi.

• Máy biến áp Zig Zaglà máy biến áp ba pha chuyên dụng được thiết kế để cung cấp nối đất cho hệ thống điện không nối đất cũng như lọc và kiểm soát dòng điện hài.