Biến áp: Đó là gì?

Biến áp là gì?

Một biến áp được định nghĩa là một thiết bị điện thụ động chuyển đổi năng lượng điện từ mạch này sang mạch khác thông qua quá trình cảm ứng điện từ. Nó thường được sử dụng để tăng (‘step up’) hoặc giảm (‘step down’) điện áp giữa các mạch.

Nguyên lý hoạt động của biến áp

Nguyên lý hoạt động của biến áp rất đơn giản. Sự cảm ứng lẫn nhau giữa hai hoặc nhiều cuộn dây (còn được gọi là cuộn) cho phép chuyển đổi năng lượng điện giữa các mạch. Nguyên lý này được giải thích chi tiết dưới đây.

Lý thuyết biến áp

Giả sử bạn có một cuộn dây (còn được gọi là cuộn) được cấp bởi nguồn điện xoay chiều. Dòng điện xoay chiều qua cuộn dây tạo ra một dòng từ trường liên tục thay đổi và xoay chiều bao quanh cuộn dây.

Nếu một cuộn dây khác được đặt gần cuộn dây này, một phần của dòng từ trường xoay chiều sẽ liên kết với cuộn dây thứ hai. Do dòng từ trường liên tục thay đổi về biên độ và hướng, nên phải có sự liên kết từ trường thay đổi trong cuộn dây thứ hai.

Theo định luật cảm ứng điện từ Faraday, sẽ có một điện thế cảm ứng trong cuộn dây thứ hai. Nếu mạch của cuộn dây thứ hai được đóng, thì sẽ có dòng điện chảy qua nó. Đây là nguyên lý cơ bản của biến áp.

Hãy sử dụng các ký hiệu điện để giúp hình dung điều này. Cuộn dây nhận năng lượng điện từ nguồn được gọi là ‘cuộn dây sơ cấp’. Trong sơ đồ dưới đây, đây là ‘Cuộn dây đầu tiên’.

Cuộn dây cung cấp điện áp mong muốn do sự cảm ứng lẫn nhau thường được gọi là ‘cuộn dây thứ cấp’. Đây là ‘Cuộn dây thứ hai’ trong sơ đồ trên.

Một biến áp làm tăng điện áp giữa cuộn dây sơ cấp và cuộn dây thứ cấp được định nghĩa là biến áp tăng áp. Ngược lại, một biến áp làm giảm điện áp giữa cuộn dây sơ cấp và cuộn dây thứ cấp được định nghĩa là biến áp giảm áp.

Việc biến áp tăng hay giảm điện áp phụ thuộc vào số vòng dây tương đối giữa cuộn dây sơ cấp và cuộn dây thứ cấp.

Nếu có nhiều vòng dây hơn trên cuộn dây sơ cấp so với cuộn dây thứ cấp, điện áp sẽ giảm (giảm áp).

Nếu có ít vòng dây hơn trên cuộn dây sơ cấp so với cuộn dây thứ cấp, điện áp sẽ tăng (tăng áp).

Trong khi sơ đồ biến áp trên có thể xảy ra lý thuyết trong biến áp lý tưởng – nhưng không thực tế. Điều này là vì trong không khí chỉ một phần rất nhỏ của dòng từ trường được tạo ra từ cuộn dây đầu tiên sẽ liên kết với cuộn dây thứ hai. Vì vậy, dòng điện chảy qua mạch đóng nối với cuộn dây thứ cấp sẽ rất nhỏ (và khó đo lường).

Tốc độ thay đổi của liên kết từ trường phụ thuộc vào lượng từ trường liên kết với cuộn dây thứ hai. Vì vậy, hầu hết tất cả dòng từ trường của cuộn dây sơ cấp nên liên kết với cuộn dây thứ cấp. Điều này được thực hiện hiệu quả bằng cách sử dụng biến áp lõi sắt. Điều này cung cấp một đường dẫn từ trường thấp chung cho cả hai cuộn dây.

Mục đích của lõi biến áp là cung cấp một đường dẫn từ trường thấp, qua đó lượng từ trường lớn nhất được tạo ra bởi cuộn dây sơ cấp được truyền qua và liên kết với cuộn dây thứ cấp.

Dòng điện ban đầu đi qua biến áp khi nó được bật lên được gọi là dòng điện khởi động biến áp.

Nếu bạn muốn một giải thích bằng video, dưới đây là video giải thích chính xác cách biến áp hoạt động:

Các bộ phận và cấu tạo của biến áp

Ba bộ phận chính của biến áp:

• Cuộn dây sơ cấp của biến áp

• Lõi từ của biến áp

• Cuộn dây thứ cấp của biến áp

Cuộn dây sơ cấp của biến áp

Đây là cuộn dây tạo ra dòng từ trường khi nó được kết nối với nguồn điện.

Lõi từ của biến áp

Dòng từ trường được tạo ra bởi cuộn dây sơ cấp sẽ đi qua con đường từ trường thấp này và liên kết với cuộn dây thứ cấp, tạo thành mạch từ kín.

Cuộn dây thứ cấp của biến áp

Dòng từ trường được tạo ra bởi cuộn dây sơ cấp đi qua lõi, sẽ liên kết với cuộn dây thứ cấp. Cuộn dây này cũng được quấn trên cùng một lõi và cung cấp đầu ra mong muốn của biến áp.

Tuyên bố: Tôn trọng bản gốc, những bài viết tốt đáng được chia sẻ, nếu vi phạm quyền tác giả xin vui lòng liên hệ để xóa.