Về máy biến áp, bạn phải nắm vững các điểm kiến ​​thức!

2. Máy biến áp biến đổi điện áp như thế nào?

Máy biến áp được chế tạo dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ. Nó bao gồm một lõi sắt được xếp chồng lên nhau bằng các tấm thép silic (hoặc các tấm thép silic) và hai bộ cuộn dây quấn quanh lõi sắt. Lõi sắt và các cuộn dây được cách điện với nhau và không có bất kỳ kết nối điện nào.

Cuộn dây nối giữa máy biến áp và phía nguồn điện được gọi là cuộn sơ cấp (hoặc phía sơ cấp), và cuộn dây nối giữa máy biến áp và thiết bị điện được gọi là cuộn thứ cấp (hoặc phía thứ cấp). Khi cuộn sơ cấp của máy biến áp được nối với nguồn điện xoay chiều, các đường sức từ biến thiên sẽ được tạo ra trong lõi sắt.

Vì cuộn dây thứ cấp được quấn trên cùng một lõi sắt, nên đường sức từ cắt ngang cuộn dây thứ cấp, và một sức điện động cảm ứng phải được sinh ra trên cuộn dây thứ cấp, gây ra điện áp xuất hiện ở cả hai đầu cuộn dây. Bởi vì các đường sức từ là biến thiên, nên điện áp của cuộn dây thứ cấp cũng biến thiên. Và tần số hoàn toàn trùng với tần số điện lưới.

Lý thuyết đã chứng minh rằng tỉ số điện áp giữa cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp của máy biến áp tỷ lệ thuận với tỉ số vòng dây của cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp, có thể biểu thị bằng công thức sau: điện áp cuộn sơ cấp/điện áp cuộn thứ cấp = số vòng dây cuộn sơ cấp/số vòng dây cuộn thứ cấp. Giải thích rằng, số vòng dây càng nhiều thì điện áp càng cao. Do đó, có thể thấy rằng nếu cuộn thứ cấp có số vòng dây ít hơn cuộn sơ cấp, đó là máy biến áp giảm áp. Ngược lại là máy biến áp tăng áp.

3. Có những loại thiết kế máy biến áp nào?

(1) Theo số pha, có máy biến áp một pha và máy biến áp ba pha.

(2) Theo mục đích sử dụng, có máy biến áp điện lực, máy biến áp điện lực đặc biệt, máy biến áp điều chỉnh điện áp, máy biến áp đo lường (máy biến áp điện áp, máy biến áp dòng điện), máy biến áp công suất nhỏ (dành cho thiết bị công suất thấp) và máy biến áp an toàn.

(3) Theo cấu trúc, có hai loại: loại lõi và loại vỏ. Cuộn dây có loại cuộn đôi và cuộn nhiều, máy biến áp tự ngẫu.

(4) Theo phương pháp làm mát, có phương pháp làm mát bằng dầu và làm mát bằng không khí.

4. Máy biến áp gồm những bộ phận nào?

Các bộ phận của máy biến áp chủ yếu bao gồm lõi sắt và cuộn dây, ngoài ra còn có thùng dầu, gối dầu, ống cách điện và đầu nối.

5. Dầu máy biến áp có công dụng gì?

(1) Hiệu ứng cách nhiệt;

(2) tản nhiệt;

(3) Loại bỏ hiệu ứng hồ quang.

6. Máy biến áp tự ngẫu là gì?

Máy biến áp tự ngẫu chỉ có một bộ cuộn dây, và cuộn dây thứ cấp được lấy từ cuộn dây sơ cấp. Ngoài việc truyền cảm ứng điện từ, cuộn dây thứ cấp còn truyền tải điện năng. Máy biến áp này có nhiều tấm thép silic và dây đồng hơn máy biến áp thông thường. Ít hơn, nó thường được sử dụng để điều chỉnh điện áp.

7. Bộ điều chỉnh điện áp được điều chỉnh như thế nào?

Cấu trúc của bộ điều chỉnh điện áp tương tự như máy biến áp tự ngẫu, nhưng lõi sắt được chế tạo thành cuộn dây hình xuyến và quấn quanh lõi sắt hình xuyến đó.

Bộ phận lấy điện của cuộn dây thứ cấp sử dụng tiếp điểm chổi trượt để làm cho tiếp điểm trượt theo hình vòng tròn dọc theo bề mặt cuộn dây nhằm đạt được sự điều chỉnh điện áp mượt mà.

8. Mối quan hệ hiện tại giữa cuộn dây sơ cấp và cuộn dây thứ cấp của máy biến áp là gì?

Khi máy biến áp hoạt động có tải, sự thay đổi của dòng điện cuộn dây thứ cấp sẽ gây ra sự thay đổi tương ứng của dòng điện cuộn dây sơ cấp. Theo nguyên lý cân bằng điện thế từ, dòng điện của cuộn dây sơ cấp và thứ cấp tỷ lệ nghịch với số vòng dây. Phía có nhiều vòng dây hơn sẽ có dòng điện nhỏ hơn, và phía có ít vòng dây hơn sẽ có dòng điện lớn hơn.

Có thể biểu thị bằng công thức sau: dòng điện cuộn sơ cấp/dòng điện cuộn thứ cấp = số vòng dây cuộn thứ cấp/số vòng dây cuộn sơ cấp.

9. Tốc độ thay đổi điện áp của máy biến áp là bao nhiêu?

Tốc độ thay đổi điện áp của bộ điều chỉnh điện áp là một trong những chỉ số hiệu suất chính của máy biến áp. Khi máy biến áp cung cấp điện cho tải, điện áp ở đầu tải của máy biến áp chắc chắn sẽ giảm. So sánh giá trị điện áp giảm với giá trị điện áp định mức và lấy phần trăm, tức là tốc độ thay đổi điện áp.

Có thể biểu thị bằng công thức: hệ số thay đổi điện áp = [(điện áp định mức thứ cấp - điện áp đầu cực tải)/điện áp định mức thứ cấp] × 100%. Khi một máy biến áp điện thông thường được kết nối với tải định mức, hệ số thay đổi điện áp là từ 4 đến 6%.

10. Làm thế nào để đảm bảo máy biến áp có điện áp đầu ra định mức?

Điện áp quá cao hoặc quá thấp sẽ ảnh hưởng đến hoạt động bình thường và tuổi thọ của máy biến áp, do đó cần phải điều chỉnh điện áp.

Phương pháp điều chỉnh điện áp là dẫn ra một số đầu ra từ cuộn sơ cấp và nối chúng với bộ chuyển mạch. Bộ chuyển mạch sẽ thay đổi số vòng dây của cuộn dây bằng cách xoay các tiếp điểm. Chỉ cần xoay bộ chuyển mạch, giá trị điện áp định mức cần thiết có thể đạt được. Cần lưu ý rằng việc điều chỉnh điện áp thường phải được thực hiện sau khi ngắt tải nối với máy biến áp.

11. Các loại máy biến áp nhỏ thường dùng là gì? Chúng được sử dụng ở đâu?

Máy biến áp nhỏ là loại máy biến áp một pha có công suất dưới 1 kVA, chủ yếu được sử dụng làm máy biến áp nguồn cho điều khiển thiết bị điện, máy biến áp nguồn cho thiết bị điện tử và máy biến áp nguồn cho chiếu sáng an toàn.

12. Biến áp chịu tổn thất như thế nào trong quá trình vận hành? Làm thế nào để giảm tổn thất?

Tổn thất trong quá trình vận hành máy biến áp bao gồm hai phần:

(1) là do lõi sắt gây ra. Khi cuộn dây được cấp điện, do các đường sức từ trường xen kẽ, dòng điện xoáy và tổn thất trễ từ trong lõi sắt được gây ra, được gọi chung là tổn thất sắt.

(2) Nguyên nhân là do điện trở của chính cuộn dây. Khi có dòng điện chạy qua cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp của máy biến áp, sẽ xảy ra tổn hao công suất, và tổn hao này được gọi là tổn hao đồng.

Tổng tổn hao sắt và tổn hao đồng là tổn hao của máy biến áp, và các tổn hao này liên quan đến công suất, điện áp và hiệu suất sử dụng thiết bị của máy biến áp. Do đó, khi lựa chọn máy biến áp, công suất của thiết bị nên phù hợp nhất có thể với mức sử dụng thực tế để nâng cao hiệu suất sử dụng thiết bị, và cần cẩn thận không để máy biến áp hoạt động ở tải nhẹ.

13. Nhãn máy biến áp ghi gì? Các thông số kỹ thuật chính trên nhãn là gì?

Trên nhãn máy biến áp ghi rõ hiệu suất, thông số kỹ thuật và các trường hợp ứng dụng của máy biến áp, nhằm đáp ứng nhu cầu lựa chọn của người sử dụng. Thông thường, các thông số kỹ thuật chính cần chú ý bao gồm:

(1) KVA công suất định mức. Tức là công suất đầu ra của máy biến áp ở trạng thái định mức. Ví dụ: công suất định mức của máy biến áp một pha = U dây × I dây; công suất của máy biến áp ba pha = U dây × I dây.

(2) Điện áp định mức tính bằng vôn. Điện áp đầu cực của cuộn dây sơ cấp và điện áp đầu cực của cuộn dây thứ cấp (khi không kết nối với tải) được đánh dấu tương ứng. Lưu ý rằng điện áp đầu cực của máy biến áp ba pha đề cập đến giá trị điện áp đường dây U.

(3) Cường độ dòng điện định mức. Là giá trị dòng điện lưới I được phép chạy qua cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp trong thời gian dài dưới điều kiện công suất định mức và mức tăng nhiệt độ cho phép.

(4) Tỷ số điện áp. Là tỷ số giữa điện áp định mức của cuộn dây sơ cấp và điện áp định mức của cuộn dây thứ cấp.

(5) Phương pháp đấu dây. Máy biến áp một pha chỉ có một bộ cuộn dây cao áp và hạ áp, chỉ dùng được cho một pha, trong khi máy biến áp ba pha có kiểu Y/△. Ngoài các dữ liệu kỹ thuật nêu trên, còn có tần số định mức của máy biến áp, số pha, độ tăng nhiệt, phần trăm trở kháng của máy biến áp, v.v.

14. Làm thế nào để chọn máy biến áp? Làm thế nào để xác định công suất phù hợp của máy biến áp?

Trước hết, cần phải khảo sát điện áp nguồn cung cấp tại nơi sử dụng điện, tải điện thực tế của người sử dụng và điều kiện môi trường tại địa điểm đó, sau đó lựa chọn từng thiết bị một theo thông số kỹ thuật ghi trên nhãn máy biến áp. Nói chung, cần xem xét toàn diện công suất, điện áp, dòng điện và điều kiện môi trường của máy biến áp. Trong đó, cần lựa chọn công suất. Công suất máy biến áp cần được lựa chọn dựa trên công suất, tính chất và thời gian sử dụng của thiết bị điện của người dùng để xác định tải trọng yêu cầu.

Trong điều kiện hoạt động bình thường, tải điện của máy biến áp nên ở mức khoảng 75-90% công suất định mức. Nếu trong quá trình vận hành, tải thực tế của máy biến áp đo được nhỏ hơn 50%, thì cần thay thế máy biến áp công suất nhỏ. Nếu công suất định mức của máy biến áp lớn hơn công suất định mức của máy biến áp công suất lớn, thì cần thay thế ngay lập tức máy biến áp công suất lớn.

Đồng thời, khi chọn máy biến áp, giá trị điện áp của cuộn sơ cấp được xác định theo nguồn điện lưới, và giá trị điện áp của cuộn thứ cấp được chọn theo thiết bị điện. Tốt nhất nên chọn nguồn điện ba pha bốn dây điện áp thấp. Loại này có thể cung cấp điện năng và điện chiếu sáng cùng lúc.

Đối với việc lựa chọn dòng điện, cần lưu ý rằng tải có thể đáp ứng các yêu cầu của động cơ khi động cơ khởi động (vì dòng khởi động của động cơ lớn hơn từ 4 đến 7 lần so với dòng hoạt động ở chế độ không tải).

15. Tại sao máy biến áp không thể bị quá tải?

Chế độ vận hành quá tải là chế độ vận hành máy biến áp vượt quá giá trị dòng điện được ghi trên nhãn máy.

Quá tải được chia thành quá tải thông thường và quá tải do sự cố. Quá tải thông thường đề cập đến sự gia tăng mức tiêu thụ điện năng của người dùng trong điều kiện cung cấp điện bình thường. Điều này thường làm tăng nhiệt độ của máy biến áp, thúc đẩy quá trình lão hóa lớp cách điện của máy biến áp và làm giảm tuổi thọ. Do đó, việc vận hành máy biến áp khi quá tải là không được phép.

Trong những trường hợp đặc biệt, việc vận hành quá tải của máy biến áp trong thời gian ngắn không được vượt quá 30% tải định mức (mùa đông) và không được vượt quá 15% vào mùa hè.

16. Máy biến áp cần thực hiện những loại thử nghiệm nào trong quá trình vận hành?

Để đảm bảo máy biến áp hoạt động bình thường, cần thường xuyên thực hiện các thử nghiệm sau:

(1) Kiểm tra nhiệt độ. Cho dù máy biến áp hoạt động bình thường hay không, nhiệt độ đều rất quan trọng. Quy định nêu rõ nhiệt độ dầu trên không được vượt quá 85°C (tức là nhiệt độ tăng 55°C). Thông thường, máy biến áp được trang bị các thiết bị đo nhiệt độ chuyên dụng.

(2) Đo tải. Để nâng cao hiệu suất sử dụng của máy biến áp và giảm tổn thất điện năng, trong quá trình vận hành máy biến áp, cần xác định công suất cung cấp điện mà máy biến áp thực sự có thể chịu được. Công tác đo thường được thực hiện trong thời kỳ tiêu thụ điện năng cao điểm của mỗi mùa, và sử dụng ampe kế kẹp để đo trực tiếp. Giá trị dòng điện nên nằm trong khoảng 70% đến 80% dòng điện định mức của máy biến áp. Khi vượt quá giá trị này, có nghĩa là quá tải và cần được điều chỉnh ngay lập tức.

(3) Đo điện áp. Quy định yêu cầu phạm vi biến thiên điện áp phải nằm trong khoảng ±5% điện áp định mức. Nếu vượt quá phạm vi này, phải sử dụng các điểm nối để điều chỉnh nhằm đưa điện áp về phạm vi quy định. Thông thường, một vôn kế được sử dụng để đo điện áp đầu cuối của cuộn dây thứ cấp và điện áp đầu cuối của người sử dụng cuối cùng.

(4) Đo điện trở cách điện. Để giữ cho máy biến áp ở trạng thái hoạt động bình thường, việc đo điện trở cách điện phải được thực hiện để ngăn ngừa sự lão hóa cách điện và các sự cố. Khi đo, hãy cố gắng dừng hoạt động của máy biến áp và sử dụng máy lắc để đo giá trị điện trở cách điện của máy biến áp. Yêu cầu điện trở đo được không được thấp hơn 70% giá trị đo trước đó. Khi chọn máy lắc, cuộn dây hạ áp có thể sử dụng mức điện áp 500 vôn.