Máy biến áp là gì? Lý thuyết tóm tắt ngắn gọn

LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI

1. Máy biến áp: 

Là thiết bị có khả năng biến đổi điện áp xoay chiều mà không làm thay đổi tần số

2. Cấu tạo:

- Lõi của máy biến áp gồm nhiều lá thép mỏng, ghép lại với nhau (nhằm tránh dòng Fu-co và tăng từ thông).

- Gồm hai vòng dây (số vòng dây các cuộn dây là khác nhua).

- Cuộn sơ cấp có ${{N}_{1}}$ vòng được nối vào nguồn phát điện xoay chiều.

- Cuộn thứ cấp có ${{N}_{2}}$vòng được nối ra các cơ sở tiêu thụ điện năng.

3. Khảo sát máy biến áp:

Nguyên lý:

Nguyên tắc hoạt động của máy biến áp dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ: từ thông qua các vòng dây, biến thiên làm xuất hiện suất điện động cảm ứng.

Ta có: $e=-{\Phi }'$, từ thông qua mỗi vòng dây của cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp là như nhau. Gọi từ thông này là $\Phi ={{\Phi }_{0}}\cos \omega t$.

Từ thông qua cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp:

${{\Phi }_{1}}={{N}_{1}}{{\Phi }_{0}}\cos \omega t,{{\Phi }_{2}}={{N}_{2}}{{\Phi }_{0}}\cos \omega t$.

Suy ra ${{e}_{1}}={{N}_{1}}\omega {{\Phi }_{0}}\sin \omega t$ và ${{e}_{1}}={{N}_{2}}\omega {{\Phi }_{0}}\sin \omega t$.

Do đó: $\frac{{{e}_{1}}}{{{e}_{2}}}=\frac{{{N}_{1}}}{{{N}_{2}}}\Rightarrow \frac{{{E}_{1}}}{{{E}_{2}}}=\frac{{{N}_{1}}}{{{N}_{2}}}$.

Bỏ qua điện trở trong của các cuộn dây ta có: ${{E}_{1}}={{U}_{1}};{{E}_{2}}={{U}_{2}}$

Do đó: $\frac{{{N}_{1}}}{{{N}_{2}}}=\frac{{{U}_{1}}}{{{U}_{2}}}$

Nếu ${{U}_{2}}>{{U}_{1}}\Rightarrow {{N}_{2}}>{{N}_{1}}$: Máy tăng áp.

Nếu ${{U}_{2}}<{{U}_{1}}\Rightarrow {{N}_{2}}<{{N}_{1}}$: Máy hạ áp.

Trong trường hợp mạch thứ cấp để hở ta có: ${{I}_{2}}=0$.

Trong trường hợp mạch thứ cấp có tải, bỏ qua hao phí (coi H = 100%) ta có:

${{U}_{1}}{{I}_{1}}={{U}_{2}}{{I}_{2}}\Rightarrow \frac{{{U}_{1}}}{{{U}_{2}}}=\frac{{{I}_{2}}}{{{I}_{1}}}$(Máy biến áp lý tưởng).

Kết luận:

-          Công thức đúng: $\frac{{{E}_{1}}}{{{E}_{2}}}=\frac{{{N}_{1}}}{{{N}_{2}}}$.

-          Bỏ qua ${{r}_{1}};{{r}_{2}}$ ta có: $\frac{{{N}_{1}}}{{{N}_{2}}}=\frac{{{U}_{1}}}{{{U}_{2}}}$.

-          Với máy biến áp lý tưởng ta có: $\frac{{{N}_{1}}}{{{N}_{2}}}=\frac{{{U}_{1}}}{{{U}_{2}}}=\frac{{{I}_{2}}}{{{I}_{1}}}$.

Công suất của máy biến áp:

-          Công suất của cuộn sơ cấp: ${{P}_{1}}={{U}_{1}}{{I}_{1}}\cos {{\varphi }_{1}}$

-          Công suất của cuộn thứ cấp: ${{P}_{2}}={{U}_{2}}{{I}_{2}}\cos {{\varphi }_{2}}$

-          Hiệu suất của máy biến thế: $H=\frac{{{P}_{2}}}{{{P}_{1}}}=\frac{{{U}_{2}}{{I}_{2}}\cos {{\varphi }_{2}}}{{{U}_{1}}{{I}_{1}}\cos {{\varphi }_{1}}}$

Nếu H = 100% ta có máy biến áp lý tưởng $\frac{{{N}_{1}}}{{{N}_{2}}}=\frac{{{U}_{1}}}{{{U}_{2}}}=\frac{{{I}_{2}}}{{{I}_{1}}}$.