Máy biến áp (Máy biến thế) là thiết bị cốt lõi trong hệ thống điện, đóng vai trò biến đổi điện áp để đảm bảo quá trình truyền tải và phân phối điện năng luôn an toàn, ổn định. Việc thấu hiểu cấu tạo, nguyên lý và các thông số kỹ thuật là yếu tố then chốt giúp chủ đầu tư và kỹ sư lựa chọn đúng loại máy biến áp (1 pha, 3 pha, công nghiệp hay phân phối) cho từng công trình. Trong bài viết này, HT Electric sẽ tổng hợp những kiến thức thực tiễn và chuyên sâu nhất về thiết bị quan trọng này.

1. Máy biến áp là gì?

Máy biến áp (còn gọi là máy biến thế) là một thiết bị điện từ tĩnh, được sử dụng để biến đổi điện áp của dòng điện xoay chiều nhưng không thay đổi tần số. Nó hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ, cho phép truyền năng lượng điện từ mạch này sang mạch khác thông qua từ trường mà không cần tiếp xúc điện trực tiếp giữa hai mạch.

2. Cấu tạo của máy biến áp

Một máy biến áp điển hình thường bao gồm ba bộ phận chính:

2.1. Lõi thép

Lõi thép là mạch từ của biến áp, thường được chế tạo từ các lá thép kỹ thuật điện ghép lại thành mạch kín, có tác dụng dẫn từ thông hiệu quả và giảm tổn hao dòng xoáy. Lõi thép gồm phần trụ để đặt dây quấn và gông để nối các trụ lại thành vòng khép kín.

2.2. Dây quấn (cuộn dây)

Dây quấn thường làm bằng đồng hoặc nhôm có cách điện tốt, gồm nhiều vòng dây được quấn quanh lõi thép.

Cuộn sơ cấp: nhận điện năng đầu vào
Cuộn thứ cấp: truyền điện năng ra phụ tải
Tỷ lệ số vòng của 2 cuộn dây quyết định việc tăng hay giảm điện áp.

2.3. Vỏ máy biến áp

Vỏ máy làm bằng thép, gang, nhựa hoặc tôn, có nhiệm vụ bảo vệ phần lõi và dây quấn bên trong, đồng thời tạo điều kiện cho việc lắp đặt, cách điện và chống chịu môi trường.

3. Nguyên lý hoạt động

Máy biến áp hoạt động trên cơ sở hiện tượng cảm ứng điện từ, tận dụng hai đặc trưng vật lý cơ bản:

Dòng điện chạy qua dây dẫn tạo ra từ trường xung quanh.
Sự biến thiên từ thông gây cảm ứng suất điện động trong cuộn dây thứ cấp.

Khi điện áp xoay chiều được cấp vào cuộn sơ cấp, dòng điện trong cuộn này tạo ra từ trường biến thiên trong lõi thép. Từ trường biến thiên này sẽ cảm ứng vào cuộn thứ cấp, tạo ra một điện áp tại phía tải. Mức điện áp này phụ thuộc vào tỷ lệ số vòng dây của cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp, thường theo công thức:

Trong đó:

U_1, U_2 là điện áp sơ cấp và thứ cấp
N_1, N_2 là số vòng dây của cuộn sơ cấp và thứ cấp

4. Công dụng của máy biến áp

Máy biến áp là thiết bị thiết yếu trong hệ thống điện, với các chức năng chính như:

✔ Tăng điện áp để truyền tải điện năng hiệu quả trên khoảng cách xa
✔ Giảm điện áp để cung cấp nguồn phù hợp cho tiêu dùng, thiết bị điện, máy móc
✔ Ứng dụng trong lò điện, máy hàn, thiết bị đo lường, hệ thống chỉnh lưu
✔ Sử dụng trong các hệ thống công nghiệp, điện lực, trạm biến áp phân phối…

5. Phân loại máy biến áp

Máy biến áp có nhiều loại, được phân theo các tiêu chí khác nhau:

5.1. Theo số pha

Máy biến áp 1 pha
Máy biến áp 3 pha
(Máy 3 pha thường có cấu tạo phức tạp hơn, với lõi thép và 3 cuộn dây quấn cho từng pha riêng).

5.2. Theo chức năng

Máy biến áp tăng áp
Máy biến áp giảm áp
(sử dụng để nâng hoặc hạ điện áp tùy ứng dụng).

5.3. Theo công dụng

Máy biến áp đo lường
Máy biến áp thí nghiệm
Máy biến áp tự ngẫu
… tùy vào yêu cầu ứng dụng thực tế.

5.4. Theo cách làm mát

Máy biến áp dầu: dùng dầu để cách điện và tản nhiệt
Máy biến áp khô: không dùng dầu, thường bọc nhựa epoxy, phù hợp môi trường đặc thù.

6. Thông số kỹ thuật thường gặp

Khi chọn mua hoặc thiết kế máy biến áp, vài thông số quan trọng cần lưu ý:

Điện áp định mức: Ví dụ 220 / 380 / 11kV…
Công suất (kVA / MVA): thể hiện khả năng truyền tải điện năng
Tỷ lệ biến áp: tỉ lệ vòng dây sơ cấp/thứ cấp
Dạng cuộn dây: đồng hoặc nhôm
Cách điện: cấp cách điện phù hợp môi trường vận hành
Hiệu suất: cao gần với 99% đối với máy biến áp công suất lớn.

7. Ưu điểm và lưu ý khi vận hành

✔ Hiệu quả truyền tải điện năng cao
✔ Giảm tổn hao điện năng khi truyền tải xa
✔ Thiết kế linh hoạt phù hợp nhiều hệ thống lớn nhỏ

Khi vận hành, cần chú trọng:

Kiểm tra định kỳ nhiệt độ và mức cách điện
Thiết kế dự phòng công suất (khoảng 65–80% tải định mức) để tránh quá tải và kéo dài tuổi thọ thiết bị.

Kết luận

Máy biến áp là thiết bị cơ bản trong hệ thống điện, đóng vai trò là “cầu nối biến đổi điện áp” từ nguồn đến tải sử dụng. Nhờ cấu tạo đơn giản, nguyên lý cảm ứng điện từ và hiệu quả cao trong truyền tải – phân phối điện, máy biến áp được ứng dụng rộng rãi từ ngành điện lực đến công nghiệp – dân dụng.

Liên hệ ngay: 0912.204.898 để nhận báo giá tốt nhất, ưu đãi lớn!