Máy biến áp là thiết bị biến đổi điện áp, dòng điện và trở kháng xoay chiều. Khi dòng điện xoay chiều đi qua cuộn sơ cấp, từ thông xoay chiều được tạo ra trong lõi sắt (hoặc lõi từ), từ đó tạo ra điện áp (hoặc dòng điện) cảm ứng trong cuộn thứ cấp. Máy biến áp có cấu tạo gồm lõi sắt (hoặc lõi từ) và cuộn dây. Một cuộn dây có hai hoặc nhiều cuộn dây. Cuộn dây nối với nguồn điện gọi là cuộn sơ cấp, các cuộn dây còn lại gọi là cuộn thứ cấp. Trong máy phát điện, cho dù cuộn dây chuyển động trong từ trường hay từ trường chuyển động qua một cuộn dây cố định thì một điện thế sẽ được tạo ra trong cuộn dây. Trong cả hai trường hợp, giá trị của từ thông không đổi, nhưng từ thông đi qua cuộn dây là khác nhau. Thay đổi, đây là nguyên tắc tự cảm lẫn nhau.
Các loại máy biến áp khác nhau có yêu cầu kỹ thuật tương ứng, có thể được biểu thị bằng các thông số kỹ thuật tương ứng. Ví dụ, các thông số kỹ thuật chính của máy biến áp điện bao gồm công suất định mức, tỷ số điện áp trên điện áp định mức, tần số định mức, mức nhiệt độ vận hành, mức tăng nhiệt độ, tốc độ điều chỉnh điện áp, hiệu suất cách điện và khả năng chống ẩm. Các thông số kỹ thuật chính của máy biến áp tần số thấp nói chung bao gồm: tỷ số biến đổi, đặc tính tần số, độ méo phi tuyến, lớp chắn từ và tĩnh điện, hiệu suất, v.v.
Nguyên lý máy biến áp
Tỷ lệ điện áp:
The turns of the two sets of transformer coils are N1 and N2, respectively. N1 is primary, N2 is secondary. When an AC voltage is applied to the primary coil, an induced electromotive force is generated at both ends of the secondary coil. When N2>N1, suất điện động cảm ứng lớn hơn điện áp đặt vào sơ cấp. Loại máy biến áp này được gọi là máy biến áp tăng áp; Khi N2
n=N1/N2
In the formula, n is called the voltage ratio (turns ratio). When n>1, N1>N2, U1>U2, máy biến áp là máy biến áp giảm áp. Ngược lại, nó là máy biến áp tăng áp.
Hiệu suất máy biến áp:
Ở công suất định mức, tỷ số giữa công suất đầu ra và công suất đầu vào của máy biến áp được gọi là hiệu suất máy biến áp, trong đó η là hiệu suất của máy biến áp; P1 là công suất đầu vào, P2 là công suất đầu ra.
Khi công suất đầu ra P2 của máy biến áp bằng công suất đầu vào P1 thì hiệu suất η bằng 100% và máy biến áp sẽ không tạo ra bất kỳ tổn thất nào. Nhưng trên thực tế không có máy biến áp nào như vậy. Máy biến áp luôn bị tổn thất khi truyền năng lượng điện, chủ yếu bao gồm tổn thất đồng và sắt. Tổn thất đồng là tổn thất do điện trở của cuộn dây máy biến áp gây ra. Khi dòng điện chạy qua điện trở cuộn dây và tạo ra nhiệt, một phần năng lượng điện sẽ chuyển thành nhiệt và bị mất đi. Do cuộn dây thường được quấn bằng dây đồng cách điện nên chúng được gọi là tổn hao đồng.
Tổn thất sắt của máy biến áp bao gồm hai khía cạnh. Đầu tiên, có hiện tượng mất trễ. Khi nguồn điện xoay chiều đi qua máy biến áp, hướng và độ lớn của đường sức từ đi qua tấm thép silicon cũng thay đổi, khiến các phân tử bên trong tấm thép silicon cọ sát vào nhau và giải phóng năng lượng nhiệt, do đó làm mất đi một phần năng lượng điện. Đây là mất trễ. Thứ hai là tổn thất dòng điện xoáy, xảy ra khi máy biến áp đang hoạt động. Nếu đường sức từ đi qua lõi sắt sẽ tạo ra dòng điện cảm ứng trong mặt phẳng vuông góc với đường sức từ. Do dòng điện này hình thành mạch kín và dòng điện xoáy nên gọi là dòng điện xoáy. Sự xuất hiện của dòng điện xoáy khiến lõi sắt nóng lên và tiêu tốn năng lượng. Loại tổn thất này được gọi là tổn thất do dòng điện xoáy.
Hiệu suất của máy biến áp có liên quan chặt chẽ đến mức công suất của nó. Công suất càng lớn thì tỷ lệ tổn thất trên công suất đầu ra càng nhỏ và hiệu suất càng cao. Ngược lại, công suất càng thấp thì hiệu quả càng thấp.