1. Máy biến thế là gì?
Máy biến thế là một loại máy đa dụng vì nó có thể làm tăng hiệu điện thế cũng như làm giảm hiệu điện thế.
Khi dòng xoay chiều chiếm được nhiều ưu thế hơn dòng một chiều( cuối thế kỉ thứ 19), một trong những yếu tố tạo ra ưu thế đó chính là nhu cầu đặt ra phải làm tăng hoặc giảm hiệu điện thế của hệ thống nguồn để hệ thống làm việc hiệu quả hơn và an toàn hơn. Và đây không phải là vẫn đề dễ dàng đối với dòng một chiều. Nhờ có từ trường biến thiên mà dòng xoay chiều có thể cho phép máy biến thế thay đổi điện áp theo nhu cầu của hệ thống.
2. Máy biến thế hoạt động như thế nào?
Máy biến thế bao gồm hai bộ cuộn dây. Mỗi cuộn dây được coi là một cuộn cảm. Dòng xoay chiều sẽ đi vào một cuộn cuộn này gọi là cuộn sơ cấp. Cuộn dây còn lại được gọi là cuộn thứ cấp và nó đặt gần cạnh cuộn sơ cấp , nhưng dòng điện không đi qua đó.
Dòng xoay chiều đi qua cuộn sơ cấp tạo ra một từ thông biến thiên và một vài trong số chúng liên kết với cuộn thứ cấp và và tạo ra một hiệu điện thế đi qua đó. Độ lớn của hiệu điện thế là tỉ lệ giữa số vòng của cuộn sơ cấp với số vòng của cuộn thứ cấp.
Winding polarity: cực của cuộn dây
Primary current: dòng của cuộn sơ cấp
Primary circuit: mạch cuộn sơ cấp
Magnetic flux: từ thông
Secondary current: dòng cuộn thứ cấp
Secondary circuit: mạch cuộn thứ cấp
Iron core: lõi thép
Để tối đa hóa dòng từ thông đối với mạch thứ cấp, người ta sử dụng một lõi sắt để tạo ra đường đi có từ trở thấp cho từ thông đi qua. Cực của cuộn dây mô tả hướng đi trong đó cuộn dây quấn quanh lõi. Cực sẽ xác định liệu từ thông được sản xuất ra bởi một cuộn dây là cực âm hay dương tương ứng với từ thông được tạo ra từ cuộn còn lại.
3. Các loại máy biến thế
Máy biến thế ba pha
Máy biến thế ba pha bao gồm 3 cuộn dây sơ cấp, mỗi cuộn tương ứng với một pha, và ba cuộn dây thứ cấp quấn quanh một một lõi thép giống nhau. Máy biến thế một pha riêng biệt có thể được sử dụng và liên kết ngoại vi với nhau để tạo ra được năng suất tương tự như máy biến thế ba pha.
Cuộn thứ cấp liên kết lại với nhau theo một vài cách, hai cấu hình phổ biến nhất là kiểu tam giác, trong đó cực cuối của cuộn dây này thì nối với vô cực của điểm cuối tiếp theo, và kiếu chữ Y, trong đó ba điểm cuối vô cực hoặc có cực sẽ được nối chung một mạch với nhau. Cuộn thứ cấp cũng được nối theo cách tương tự. Điều này có nghĩa là một mạch ba pha có thể có cuộn sơ cấp và thứ cấp nối theo cách ( tam giác-tam giác hoặc chữ Y-Y), hoặc xếp theo loại xen kẽ ( tam giác- chữ Y hoặc chữ Y- tam giác). Việc ghi nhớ hình dạng sóng của cuộn thứ cấp trong pha với hình dạng sóng của cuộn thứ cấp khi cuộn thứ cấp và cuộn sơ cấp nối với nhau theo cách giống nhau là rất quan trọng. Điều kiện này gọi là “ không chuyển pha”. Nhưng khi cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp nối theo cách khác nhau, dạng sóng hiệu điện thế của cuộn thứ cấp sẽ khác với dạng sóng của hiệu điện thế ở cuộn thứ cấp ở mức khoảng 30 độ. Cái này thì được gọi là chuyến pha 30∞. Khi mà hai biến thế được mắc song song thì việc chuyển pha phải được xác định, nếu không xác định được thì hiện tượng đoản mạch sẽ xảy ra khi máy biến thế được kích hoạt.
Máy biến thế tự động
Một máy biến thế tự động là loại biến thế mà có sự liên kết giữa cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp. Máy biến thế tự động có công suất MVA nhiều hơn/ trọng lượng của lõi sắt và cuộn dẫn điện của lõi dây hơn là máy biến thế năng lượng thông thường, nhưng bị hạn chế một tỉ lệ nhỏ- lí tưởng là 2:1.
Mặc dù thiết kế khác nhau nhưng về nguyên lí hoạt động cơ bản thì vẫn tương tự như nhau.
Các loại máy biến thế đặc biệt
Các loại máy biến thế đặc biệt có nhiều hơn hai cuộn dây trên một pha. Những thiết kế này giúp làm giảm đi mức độ dòng sai. Các loại máy biến thế khác được xây dựng vận hành ở mức hiệu điện thế tương đối thấp nhưng ở cường độ tương đối cao. Máy biến thế lò hồ quang điện thì thuộc nhóm này và nó có tỉ lệ cường độ dòng điện vượt quá 150,000A. Máy biến thế điều biến giúp cho duy trì hiệu điện thế của cuộn thứ cấp trong một giới hạn cụ thế như là giao động của nguồn thứ cấp. Máy biến thế có thể lắp đặt để chuyển pha trong giới hạn cụ thể để kiểm soát dòng của năng lượng thực tế trong hệ thống mạng lưới điện.
