(2024) Biến áp cách ly là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Biến áp cách ly là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động thế nào mà dù giá thành khá cao nhưng mọi người đều ưu tiên sử dụng nó. Mescu mời anh em tìm hiểu thật chi tiết về thiết bị này trong bài viết dưới dây.

Biến áp cách ly là gì?

Hai cuộn dây đồng quấn quanh nhau và được cung cấp bởi nguồn điện riêng tạo nên một máy biến áp cách ly.

Bằng cách tách hai mạch bằng một vòng dây cảm ứng hoặc giảm điện áp của dòng điện xoay chiều cho đến khi nó tự đi vào mạch.

Máy biến áp với nhau bằng cuộn dây chính (đầu vào) và cuộn thứ cấp (đầu ra) được gọi là máy biến áp cách ly. Theo cấu hình này, một rào cản cách điện điện môi ngăn cách điện đầu vào và công suất đầu ra.

Trên thực tế, tất cả các máy biến áp (ngoại trừ máy biến áp tự động) đều là máy biến áp cách ly. Điều này là do thực tế là cuộn dây sơ cấp và cuộn dây thứ cấp của chúng được cách ly vật lý với nhau (chúng không được kết nối vật lý với nhau). Sự biến đổi điện áp và dòng điện giữa cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp xảy ra do từ trường chung trong lõi (điện cảm tương hỗ).

→ Cấu tạo

Máy biến áp có thể được mô tả như hai cuộn dây bao quanh lõi bằng vật liệu sắt từ, như trong hình dưới đây.

Các cuộn dây chính và cuộn dây thứ cấp được thể hiện trong biểu đồ sơ đồ; nguồn điện được kết nối với sơ cấp, và đầu ra cách ly được lấy từ thứ cấp. Về mặt vật lý, các cuộn dây khác biệt với nhau.

Máy biến áp cách ly cũng có lớp cách điện đặc biệt giữa cuộn sơ cấp và thứ cấp và được chế tạo giữa các cuộn dây để chịu được điện áp cao.

→ Nguyên lý hoạt động

Máy biến áp cách ly hoạt động giống như các loại máy biến áp khác. Để cuộn sơ cấp xuất hiện dòng điện ở cuộn thứ cấp, người ta làm biến áp bằng 2 nam châm điện quấn quanh nhau. Nếu quấn nhiều hơn cuộn thứ cấp ở cuộn sơ cấp thì hiệu điện thế giảm dần. Nếu quấn nhiều hơn cuộn sơ cấp vào cuộn thứ cấp thì hiệu điện thế tăng.

Để duy trì cùng một hiệu điện thế nhưng để phân biệt hai mạch, một máy biến áp cách ly có thể có cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp được quấn giống nhau bằng cách tạo ra một dòng điện từ cuộn dây này sang cuộn dây kia chứ không phải cung cấp một liên kết trực tiếp.

→ Đặc điểm biến áp cách ly

Vì những đặc điểm và công dụng đa dạng nên các ngành, công ty khác nhau đều sử dụng máy biến áp:

• Hiệu điện thế luôn bằng 0 tại bất kỳ điểm nào trên cuộn thứ cấp nên hạn chế được nguy cơ rò rỉ điện, khi lỡ chạm tay vào cũng không bị giật điện. Đối với các thiết bị phải sử dụng điện nếu không có thiết bị bảo vệ trong quá trình kiểm tra và bảo dưỡng thì rất nguy hiểm, sử dụng máy biến áp cách ly là lựa chọn tuyệt vời.
• Theo tỷ lệ số vòng dây trên cuộn sơ cấp và thứ cấp nên mỗi cuộn đều có đặc tính volt-ampere riêng biệt.
• Biến áp cách ly tạo ra dòng điện trên cuộn dây thứ cấp là xoay chiều biến thiên.
• Có trở kháng thấp nên khi dùng cho các thiết bị âm thanh máy biến áp cách ly mang lại hiệu quả chống nhiễu cao, nâng cao chất lượng âm thanh đầu ra.
• Giúp giữ nguồn điện đầu ra ở mức ổn định nhất dù nguồn điện đầu vào không ổn định, từ đó các thiết bị điện hoạt động tốt, không ảnh hưởng tuổi thọ.

Biến áp cách ly khác biến áp tự ngẫu như thế nào?

Người chuyên dùng máy biến áp chỉ nhìn sơ qua cũng phân biệt được đâu là biến áp cách ly đâu là biến áp tự ngẫu. Bằng các đặc điểm nhận dạng dưới đây sẽ giúp anh em dễ dàng phân biệt hai loại biến áp này dù không chuyên.

→ Dựa vào đặc điểm cuộn dây

Dong biến áp cách ly gồm cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp được cách điện bằng cách điện chính. Điều này hạn chế nguy cơ bị điện giật khi các bộ phận hoạt động và đất được chạm đồng thời.

Máy biến áp tự động có cuộn dây cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp dùng chung một phần. Như vậy, kích thước nhỏ hơn có thể cung cấp cùng một công suất.

→ Xem các ký hiệu trên máy

Máy có ký hiệu bằng chữ Isolating/Isolation. Biến áp tự ngẫu ký hiệu một nguồn chung là 0V

→ Phân biệt bằng đồng hồ vạn năng

Có thể tiến hành đo thông mạch bằng đồ hồ vạn năng để phân biệt hai loại biến áp này. Máy biến áp tự ngẫu có hai đầu điện áp vào và ra thông nhau, biến áp cách ly thì không.

Nên dùng máy biến áp cách ly khi nào?

Máy thường được sử dụng cho mục đích an toàn. Máy biến áp luôn cách ly về điện phía sơ cấp và phía thứ cấp; chỉ khác là máy không thay đổi mức điện áp hoặc dòng điện.

Người ta thường dùng máy biến áp cách ly trong các trường hợp sau:

• Tủ điện cao thế hoặc trạm biến áp
• Với các bo mạch điện từ dùng máy biến áp để cấp nguồn trong
• Trong hệ thống máy móc công nghiệp dùng máy trong tủ điều khiển
• Máy dùng để chống sốc điện khi cường độ dòng điện quá cao trong nguồn điện
• Dùng nhiều trong dàn âm thanh, karaoke
• Dùng trong bộ nguồn DC, AC có điện áp định mắc thấp hơn 220V.

Còn rất nhiều trường hợp trong đời sống sử dụng máy biến áp, như đã nói ở trên mục đích an toàn chính là ưu điểm lớn nhất của biến áp cách ly nên dù có giá thành khá cao nhưng nó vẫn được ưu tiên sử dụng. Hi vọng bài viết này sẽ hữu ích cho anh em kỹ thuật nhé.