Cấu tạo và nguyên lý làm việc máy biến thế nguồn
1. Khái niệm
Máy biến thế nguồn (Power Transformer) là thiết bị điện từ tĩnh dùng để biến đổi điện áp của dòng điện xoay chiều (AC) từ mức này sang mức khác mà không làm thay đổi tần số. Thiết bị này giữ vai trò cốt lõi trong hệ thống truyền tải và phân phối điện năng, đảm bảo điện áp và công suất phù hợp cho từng giai đoạn từ phát điện đến tiêu thụ.
2. Phân loại
– Theo cấp điện áp:
- Máy biến áp cao thế (≥ 110kV)
- Máy biến áp trung thế (6kV – 66kV)
- Máy biến áp hạ thế (≤ 3kV)
– Theo chức năng sử dụng:
- Máy biến thế nâng áp (step-up transformer)
- Máy biến thế hạ áp (step-down transformer)
– Theo môi chất làm mát:
- Máy biến áp dầu (oil-immersed transformer)
- Máy biến áp khô (dry-type transformer)
3. Cấu tạo cơ bản
Máy biến thế nguồn thường bao gồm các bộ phận chính sau:
– Lõi thép (Core): Làm bằng các lá thép kỹ thuật điện ghép lại, có nhiệm vụ dẫn từ thông giữa các cuộn dây.
– Cuộn dây sơ cấp và thứ cấp: Làm bằng đồng hoặc nhôm, có cách điện riêng, dùng để tạo và nhận từ thông.
– Thùng dầu: Chứa dầu cách điện và làm mát cho lõi và cuộn dây (đối với loại máy dầu).
– Bảo vệ và phụ kiện: Như bình giãn nở, ống thở, rơ le Buchholz, van an toàn, đồng hồ nhiệt, thiết bị chỉ mức dầu,…
4. Nguyên lý hoạt động
Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ của Faraday: Khi điện áp xoay chiều được cấp vào cuộn sơ cấp, dòng điện tạo ra từ thông biến thiên trong lõi thép, cảm ứng một điện áp ở cuộn thứ cấp.
U1/U2 = N1/N2
U1 * I1 = U2 * I2 (bỏ qua tổn hao)
Trong đó:
– U1, U2: điện áp sơ cấp và thứ cấp
– N1, N2: số vòng dây sơ cấp và thứ cấp
– I1, I2: dòng điện sơ cấp và thứ cấp
5. Ứng dụng
Máy biến thế nguồn được sử dụng rộng rãi trong:
– Trạm biến áp trung gian và cao thế
– Hệ thống truyền tải điện quốc gia
– Các nhà máy công nghiệp, khu chế xuất
– Các trung tâm dữ liệu, tòa nhà cao tầng
– Hệ thống điện trong năng lượng tái tạo (điện gió, mặt trời)
6. Bảo dưỡng và vận hành
Việc bảo dưỡng định kỳ máy biến thế nguồn là rất quan trọng để đảm bảo an toàn và tuổi thọ thiết bị:
– Kiểm tra và thay dầu cách điện định kỳ
– Kiểm tra cách điện cuộn dây
– Đo điện trở cách điện và điện trở cuộn dây
– Kiểm tra hệ thống tiếp địa
– Theo dõi nhiệt độ, dòng điện, áp suất
7. Kết luận
Máy biến thế nguồn là thiết bị thiết yếu trong ngành điện lực, đóng vai trò then chốt trong việc đảm bảo cung cấp điện năng ổn định và hiệu quả. Việc lựa chọn đúng loại máy biến áp phù hợp với yêu cầu kỹ thuật và thực tiễn vận hành là yếu tố quyết định đến hiệu suất và độ tin cậy của toàn bộ hệ thống điện.
