Sự khác biệt giữa máy biến áp lý tưởng và máy biến áp thực tế hoặc máy biến áp thực hành

Sự khác biệt giữa máy biến áp lý tưởng và máy biến áp thực tế hoặc máy biến áp thực hành là gì?

Máy biến áp lý tưởng là một mô hình lý thuyết của một máy biến áp thực tế không có tổn thất. Tóm lại:

• Máy biến áp + 0% tổn thất = Máy biến áp lý tưởng
• Máy biến áp + Tổn thất = Máy biến áp thực tế

Chúng ta hãy thảo luận về sự khác biệt chính giữa chúng.

Hình minh họa thể hiện sự khác biệt giữa máy biến áp lý tưởng và máy biến áp thực tế hoặc máy biến áp thực hành (Ảnh st)

Máy biến áp lý tưởng là gì?

Một máy biến áp lý tưởng chỉ là một mô hình lý thuyết tưởng tượng, không hề tồn tại trong đời sống thực tế. Nó không hề có tổn thất nào, đạt hiệu suất 100%, chỉ dùng để biểu diễn tỷ số biến đổi dòng điện và điện áp của máy biến áp thực tế khi phân tích các mạch liên quan.

Máy biến áp lý tưởng có các giả định sau

• Không có tổn thất trong máy biến áp: Rò rỉ, Ôm, lõi sắt (I²R dưới dạng tổn thất dòng điện xoáy và tổn thất trễ) v.v.
• Không có thông lượng rò rỉ hoặc độ tự cảm rò rỉ.
• Hiệu suất 100% tức là Đầu vào = Đầu ra.
• Độ thấm của lõi là vô hạn.

Sơ đồ nguyên lý của máy biến áp lõi sắt lý tưởng thể hiện trong hình dưới đây.

Máy biến áp lý tưởng (Ảnh st)

Cuộn dây thứ cấp

Theo định luật Lenz, E₁ bằng và ngược chiều với V₁.

E₁ = –V_1​

Hình bên dưới cho thấy sơ đồ pha của một máy biến áp lý tưởng.

Tỷ số biến áp, còn gọi là tỷ số vòng dây “a” đối với máy biến áp lý tưởng, được định nghĩa theo các phương trình dưới đây.

Trong đó,

• a = Tỷ số biến áp
• T₁, T₂ = Số vòng dây ở cuộn sơ cấp và thứ cấp
• E₁, E₂ = Suất điện động (EMF) cảm ứng
• V₁ = Điện áp cung cấp (điện áp sơ cấp)
• V₂ = Điện áp thứ cấp
• I₁, I₂ = Dòng điện chạy qua cuộn dây sơ cấp và thứ cấp

Từ các phương trình trên, chúng ta có

I₁T₁ = I₂T₂

tương tự như vậy;

E₁I₁ = E₂I₂

Do đó:

S₁ = S_2​​

Nói cách khác; công suất biểu kiến đầu vào bằng công suất biểu kiến đầu ra.

Công suất biểu kiến đầu vào = Công suất biểu kiến đầu ra

Hãy nhớ rằng máy biến áp lý tưởng không tồn tại trong các ứng dụng thực tế và những giả định này chỉ áp dụng cho máy biến áp lý tưởng và tất cả các điểm đã đề cập ở trên đều không đúng đối với các máy biến áp thực tế.

Máy biến áp thực tế là gì?

Nếu chúng ta lần lượt nới lỏng từng giả định này (đã đề cập và chỉ áp dụng cho máy biến áp lý tưởng ở trên), chúng ta sẽ thu được mô hình của một máy biến áp thực tế. Nói cách khác, tổn thất xảy ra trong một máy biến áp thực tế (còn gọi là practical transformer hoặc actual transformer).

Sơ đồ nguyên lý của máy biến áp (Ảnh st)

Chúng ta hãy cân nhắc một máy biến áp thực tế có điện trở cuộn dây và điện kháng rò rỉ như sau:

Điện trở cuộn dây

Mạch tương đương của máy biến áp sau khi thêm điện trở vào mạch được thể hiện trong hình dưới đây. Do điện áp sụt giảm bởi điện trở tăng thêm, theo cách này, điện áp cực thứ cấp V₂ nhỏ hơn suất điện động cảm ứng thứ cấp E₂ một lượng sụt áp thứ cấp I₂R₂ khi V2 ≠ E2 và điện áp cung cấp V1 ≠ E1. Do đó;

V₂ = E₂ – I₂R_{2​​​​​}

Mạch tương đương của máy biến áp sau khi thêm điện trở vào mạch (Ảnh st)

Tương tự như vậy đối với suất điện động cảm ứng sơ cấp E₁ bằng với hiệu số vectơ của điện áp cung cấp V₁ và độ giảm điện áp sơ cấp I₁R₁.

E₁ = V₁ – I₁R₁

Điện kháng rò rỉ

Từ thông tạo ra trong cuộn dây của máy biến áp thực tế đi hoàn toàn qua lõi và liên kết cả hai cuộn dây gọi là từ thông tương hỗ Ф_M. Sơ đồ điển hình của từ thông trong máy biến áp thể hiện trong hình đối với máy biến áp thực tế ở trên.

Do thông lượng rò rỉ Ф_L1 và Ф_L2, suất điện động cảm ứng E_L1 và E_L2 khác với suất điện động cảm ứng E₁ và E₂ do thông lượng tương hỗ Ф_M gây ra. Biểu diễn của điện kháng rò rỉ (X₁ và X₂ ) thể hiện trong hình bên dưới.

Biểu diễn của điện kháng rò rỉ (Ảnh st)

Trong đó,

• X₁ = Điện kháng rò rỉ chính
• X₂ = Điện kháng rò rỉ thứ cấp

Sự khác biệt chính giữa máy biến áp lý tưởng và máy biến áp thực tế

Bảng sau đây cho thấy những điểm khác biệt chính giữa máy biến áp lý tưởng và máy biến áp thực tế.

Biên dịch: Phạm Gia Đại

Theo electricaltechnology