Biến áp (Transformer) có vai trò quan trọng đảm bảo dòng điện được ổn định, an toàn và phù hợp với thiết bị sử dụng. Dù là trong dân dụng hay công nghiệp, hai loại biến áp phổ biến nhất hiện nay là biến áp tự ngẫu và biến áp cách ly, mỗi loại đều có cấu tạo và ứng dụng khác nhau. Vậy biến áp là gì và so sánh sự khác nhau của BA tự ngẫu và BA cách ly?
Qua bài viết bên dưới giúp bạn đưa ra quyết định chính xác phù hợp với mục đích sử dụng an toàn, hiệu quả.
Xem thêm: Biến áp xung là gì? Tại sao các thiết bị điện tử cần đến nó?
Biến áp là gì? Có mấy loại máy biến áp phổ biến hiện nay
Khái niệm biến áp
Biến áp (còn gọi là máy biến thế) là thiết bị điện từ tĩnh, hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ. Chúng có nhiệm vụ chính là chuyển đổi điện áp của dòng điện xoay chiều (AC). Từ mức này sang mức khác (tăng thế hoặc hạ thế) mà không làm thay đổi tần số của dòng điện.
Các loại máy biến áp phổ biến
Máy biến áp được phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau để phù hợp với từng mục đích sử dụng:
Tiêu chí phân loại |
Loại máy biến áp | Đặc điểm nổi bật | Ứng dụng phổ biến |
| Theo cấu tạo dòng điện | Máy BA 1 pha | Công suất từ 5kVA–50kVA, thiết kế đơn giản, phù hợp tải nhỏ | Hộ gia đình, văn phòng, cơ sở kinh doanh nhỏ |
| Máy BA 3 pha | Truyền tải hiệu quả, công suất lớn, chiếm ~80% hệ thống điện công nghiệp | Nhà máy, trạm biến áp, khu công nghiệp lớn | |
| Theo chức năng vận hành | Máy BA tăng áp | Nâng điện áp từ thấp lên cao, phục vụ truyền tải đường dài, công suất từ 100MVA trở lên | Nhà máy điện, trạm phát điện trung tâm |
| Máy BA hạ áp | Giảm điện áp cao xuống mức phù hợp với thiết bị tiêu thụ, phổ biến nhất hiện nay | Khu dân cư, nhà xưởng, trạm phân phối điện | |
| Theo phương thức cách điện | Máy BA dầu | Làm mát bằng dầu, chịu tải tốt, độ bền cao, chiếm ~70% thị trường | Trạm ngoài trời, hệ thống điện công suất lớn |
| Máy BA khô | Không dùng dầu, cách điện bằng khí hoặc vật liệu rắn, thân thiện môi trường | Chung cư, bệnh viện, trung tâm thương mại, kho kín | |
| Theo mối quan hệ cuộn dây | Máy BA tự ngẫu | Cuộn sơ cấp – thứ cấp nối điện trực tiếp, tiết kiệm 15–20% vật liệu | Thiết bị có tỷ số BA nhỏ, dân dụng, công nghiệp nhẹ |
| Máy BA cách ly | Cuộn dây tách biệt hoàn toàn, an toàn cao, hạn chế rò rỉ điện | Y tế, phòng thí nghiệm, thiết bị nhạy cảm |
Phân loại máy biến áp theo đặc điểm cấu tạo từng loại
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy biến áp
Cấu tạo cơ bản của máy biến áp
Transformer có cấu tạo chính gồm: lõi thép, dây quấn và vỏ máy biến áp, đi kèm các bộ phận phụ trợ:
Lõi thép (mạch từ)
Lõi thép là nơi dẫn từ thông, thường được ghép từ các lá thép kỹ thuật điện mỏng (dày khoảng 0,3 – 0,5mm). Có sơn cách điện nhằm giảm tổn thất do dòng điện xoáy.
Cấu trúc lõi gồm hai phần:
- Trụ: Phần đặt dây quấn.
- Gông: Phần nối liền các trụ tạo thành vòng mạch từ kín.
Dây quấn (cuộn dây dẫn điện)
Phần dây quấn có nhiệm vụ nhận và truyền năng lượng. Loại này được làm từ dây đồng hoặc nhôm, tiết diện tròn hoặc chữ nhật, bọc cách điện. Máy biến áp thường có hai cuộn dây:
- Cuộn sơ cấp: Nhận điện áp đầu vào từ lưới điện.
- Cuộn thứ cấp: Cung cấp điện áp đầu ra cho phụ tải.
Số vòng dây ở mỗi cuộn quyết định việc tăng hoặc hạ áp. Tùy theo cấu tạo, dây quấn có thể theo kiểu đồng tâm (dạng trụ, xoắn ốc) hoặc xen kẽ.
Vỏ máy biến áp (bộ bảo vệ bên ngoài)
Vỏ máy thường làm bằng thép, gang hoặc vật liệu cách điện. Chúng có chức năng bảo vệ các bộ phận bên trong khỏi tác động của môi trường và va đập.
Các thiết bị phụ trợ khác
Với máy công suất lớn, dầu cách điện được sử dụng để làm mát và chống phóng điện nội bộ. Ngoài ra, máy còn có các thiết bị hỗ trợ như: bộ đổi điện áp, rơ le bảo vệ, ống bảo hiểm, bình giãn dầu, đồng hồ đo áp và hệ thống làm mát bằng quạt hoặc dầu.
Nhờ cấu tạo tối ưu, máy transformer có thể hoạt động ổn định trong nhiều môi trường khác nhau – từ khu công nghiệp đến dân dụng. Đây cũng là lý do nhiều doanh nghiệp tìm đến các kho lưu trữ thiết bị điện chuyên dụng. Dùng để bảo quản và phân phối máy biến áp hiệu quả, an toàn và đúng kỹ thuật.
Nguyên lý hoạt động
Máy biến áp hoạt động dựa trên định luật Faraday về hiện tượng cảm ứng điện từ. Trong đó dòng điện xoay chiều đi qua cuộn dây sơ cấp sẽ sinh ra từ trường biến thiên trong lõi thép. Từ trường này móc vòng qua cuộn dây thứ cấp, tạo ra suất điện động cảm ứng và sinh ra dòng điện đầu ra có điện áp tương ứng.
Khi một điện áp xoay chiều U1 được đặt vào cuộn dây sơ cấp N1, dòng điện I1 sinh ra sẽ tạo nên từ thông biến thiên chạy trong lõi thép. Từ thông này đồng thời đi qua cả hai cuộn dây N1 và N2. Nếu cuộn thứ cấp N2 được kết nối với tải, từ trường biến thiên sẽ cảm ứng dòng điện I2 với điện áp đầu ra U2.
Tỷ lệ biến đổi điện áp giữa hai cuộn phụ thuộc vào số vòng dây. Nếu cuộn sơ cấp có nhiều vòng hơn cuộn thứ cấp, điện áp sẽ giảm (máy hạ áp). Ngược lại, nếu cuộn thứ cấp nhiều vòng hơn, điện áp sẽ tăng (máy tăng áp). Dù thay đổi mức điện áp, tần số dòng điện vẫn giữ nguyên. Nhằm đảm bảo khả năng tương thích với các thiết bị tiêu dùng hoặc hệ thống truyền tải điện.
So sánh cụ thể biến áp tự ngẫu và biến áp cách ly
Biến áp tự ngẫu (Autotransformer) là loại máy biến thế đặc biệt chỉ sử dụng một cuộn dây duy nhất để thực hiện chức năng biến đổi điện áp. Dùng cho cả cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp. Phần dây này sẽ có các điểm lấy điện áp khác nhau để tạo ra hiệu điện thế theo yêu cầu.
Biến áp cách ly (Isolation Transformer) là loại máy Transformer
có hai cuộn dây riêng biệt. Cuộn sơ cấp (đầu vào) nối với nguồn điện và cuộn thứ cấp (đầu ra) nối với thiết bị. Hai cuộn dây này chỉ liên kết với nhau thông qua từ trường, không có bất kỳ kết nối điện trực tiếp nào.
BA tự ngẫu và BA cách ly được xem là hai loại BA phổ biến nhất hiện nay. Mỗi loại có những ứng dụng, cấu tạo và đặc tính kỹ thuật riêng biệt như:
Tiêu chí so sánh |
Biến áp tự ngẫu | Biến áp cách ly |
Cấu tạo |
|
|
Nguyên lý hoạt động |
Từ trường biến thiên trên cùng 1 cuộn dây | Từ thông sinh ra ở cuộn sơ cấp cảm ứng điện áp lên cuộn thứ cấp qua lõi thép |
Khả năng cách ly điện |
|
|
Hiệu suất truyền tải |
Hiệu suất cao hơn (95-98%), tổn hao thấp do ít cuộn dây | Hiệu suất thấp hơn (90-95%), tổn hao cao do nhiều cuộn dây |
Chi phí sản xuất |
Thấp hơn, tiết kiệm vật liệu từ 15% – 20% | Chi phí cao hơn do có thêm cuộn dây riêng biệt |
An toàn sử dụng |
Rủi ro cao hơn khi xảy ra sự cố điện, dễ gây điện giật | An toàn hơn, đặc biệt phù hợp cho thiết bị y tế, công nghiệp chính xác |
Kích thước và trọng lượng |
Nhỏ gọn, nhẹ hơn | Kích thước lớn hơn, trọng lượng nặng hơn |
Khả năng chịu tải |
Khả năng chịu tải tốt với ứng dụng có tải ổn định | Chịu tải tốt trong môi trường yêu cầu an toàn cao, không bị ảnh hưởng nhiễu điện từ |
Đặc tính kỹ thuật |
|
|
Ứng dụng phổ biến |
Dùng cho các ứng dụng có tỷ số điện áp nhỏ, không yêu cầu cách ly cao:
|
Dùng cho nơi cần cách ly tuyệt đối như:
|
Bảo trì và sửa chữa |
Dễ bảo trì hơn nhờ cấu trúc đơn giản | Bảo trì phức tạp hơn do cấu tạo gồm nhiều bộ phận |
So sánh chi tiết BA tự ngẫu và BA cách ly
Kết luận
Qua bài viết, Ace Cheap Viet Nam đã trình bày khái niệm biến áp, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy biến áp. Đồng thời, sự so sánh chi tiết giữa BA tự ngẫu và BA cách ly, giúp bạn hiểu rõ các thông số và ứng dụng BA phù hợp.
Liên hệ ngay Ace Cheap Viet Nam để được tư vấn linh kiện và sản phẩm biến áp tối ưu nhất – an toàn, tiết kiệm, hiệu quả dài lâu!
