Máy biến điện áp hoạt động như thế nào

Máy biến điện áp dùng để biến đổi hiệu điện thế xoay chiều có độ lớn này thành hiệu điện thế xoay chiều có độ lớn khác. Máy biến điện áp hoạt động nhờ hiện tượng cảm ứng điện từ: từ thông biến thiên theo thời gian tạo ra một EMF trong cuộn dây (hoặc nhiều cuộn dây) mà nó đi qua.

Cuộn sơ cấp của máy biến áp được kết nối với các cực của nó với nguồn điện áp xoay chiều và với các cực của cuộn thứ cấp được nối với tải phải được cung cấp điện áp thấp hơn hoặc cao hơn điện áp của nguồn mà máy biến áp này sử dụng. được cho ăn.

Cảm ơn vì đã tham dự lõi (mạch từ), từ thông do cuộn sơ cấp của máy biến áp tạo ra không bị phân tán đi đâu mà tập trung chủ yếu ở phần thể tích giới hạn bởi lõi. Dòng điện xoay chiềuhoạt động trong cuộn dây sơ cấp từ hóa lõi theo một hướng hoặc hướng ngược lại, trong khi sự thay đổi từ thông không xảy ra đột ngột mà hài hòa, hình sin (nếu chúng ta đang nói về một máy biến áp mạng).

Có thể nói, lõi sắt làm tăng độ tự cảm của cuộn sơ cấp, nghĩa là tăng khả năng tạo ra từ thông khi dòng điện chạy qua và cải thiện đặc tính ngăn dòng điện tăng khi đặt điện áp vào cuộn dây. các cực của cuộn dây. Do đó, ở chế độ không tải (ở chế độ không tải), máy biến áp chỉ tiêu thụ milliamp, mặc dù điện áp thay đổi tác động lên cuộn dây.

Cuộn dây thứ cấp là phía nhận của máy biến áp. Nó nhận từ thông thay đổi được tạo ra bởi dòng điện trong cuộn sơ cấp và gửi nó qua mạch từ thông qua các vòng quay của nó. Từ thông, thay đổi ở một tốc độ nhất định, xuyên qua các vòng của cuộn dây thứ cấp, theo định luật cảm ứng điện từ gây ra một EMF nhất định trong mỗi lượt của nó. Các EMF cảm ứng này được thêm vào tại mỗi thời điểm quay vòng, tạo thành điện áp cuộn thứ cấp (điện áp mạch hở máy biến áp).

Sẽ kịp thời lưu ý rằng từ thông thay đổi trong lõi càng nhanh thì điện áp cảm ứng ở mỗi vòng của cuộn thứ cấp máy biến áp càng lớn. Và vì cả cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp đều được thấm bởi cùng một từ thông (được tạo ra bởi dòng điện xoay chiều của cuộn sơ cấp), điện áp trên mỗi vòng của cả cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp là như nhau, dựa trên độ lớn của dòng từ. và tốc độ thay đổi của nó.

Nếu bạn đào sâu hơn, từ thông thay đổi trong lõi tạo ra một điện trường trong không gian xung quanh nó, cường độ của nó càng lớn thì tốc độ thay đổi của từ thông càng cao và giá trị của từ thông thay đổi này càng lớn. Điện trường xoáy này tác động lên các electron nằm trong dây dẫn của cuộn thứ cấp, đẩy chúng theo một hướng nhất định, nhờ đó có thể đo được ở các đầu của cuộn thứ cấp Vôn.

Nếu một tải được kết nối với cuộn dây thứ cấp của máy biến áp, thì một dòng điện sẽ chạy qua nó, điều đó có nghĩa là một từ thông được tạo ra bởi dòng điện này trong cuộn dây thứ cấp sẽ xuất hiện trong lõi.

Từ thông được tạo ra bởi dòng điện trong cuộn thứ cấp, nghĩa là dòng điện tải, sẽ được định hướng (xem. Quy tắc Lenz) chống lại từ thông của cuộn sơ cấp và do đó sẽ tạo ra một EMF ngược trong cuộn sơ cấp, điều này sẽ dẫn đến sự gia tăng dòng điện trong cuộn sơ cấp và theo đó, làm tăng công suất tiêu thụ của máy biến áp từ mạng.

Sự xuất hiện đảo ngược của từ thông sơ cấp, thứ cấp bên trong lõi, do ảnh hưởng của tải được kết nối, tương đương với việc giảm độ tự cảm của cuộn sơ cấp. Đó là lý do tại sao máy biến áp đang tải tiêu thụ nhiều năng lượng điện hơn đáng kể so với khi không tải.