Điều khẳng định nào sau đây là đúng khi nói về máy biến áp ?
A.
Máy biến áp có tác dụng làm thay đổi tần số của dòng điện xoay chiều.
B.
Máy biến áp có thể làm thay đổi điện áp của dòng điện một chiều.
C.
Nếu số vòng dây của cuộn sơ cấp lớn hơn số vòng dây của cuộn thứ cấp thì gọi là máy hạ áp.
D.
Nếu số vòng dây của cuộn thứ cấp lớn hơn số vòng dây của cuộn sơ cấp thì gọi là máy tăng áp.
Đáp án chính xác nhất cho câu hỏi trắc nghiệm “Máy biến áp hoạt động dựa trên hiện tượng?" cùng kiến thức mở rộng về Máy biến áp là tài liệu đắt giá môn Vật lí 12 dành cho các thầy cô giáo và các bạn học sinh tham khảo.
Trắc nghiệm: Máy biến áp hoạt động dựa trên hiện tượng?
A. Tự cảm
B.Cộng hưởng điện
C.Cộng hưởng điện từ
D.Cảm ứng điện từ
Trả lời:
Đáp án đúng: D. Cảm ứng điện từ
Máy biến áp hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ.
Bổ sung thêm kiến thức cùng Top lời giải thông qua bài mở rộng về máy biến áp là gì nhé!
Kiến thức tham khảo về Máy biến áp
1. Máy biến áp là gì?
- Máy biến áphay máy biến thế là thiết bị điện từ tĩnh, làm việc dựa trên nguyên lýcảm ứng điện từ, dùng để biến đổi hệ thống điện áp, với tần số không đổi.
- Ở máy biến áp, việc biến đổi điện áp chỉ thực hiện được khi dòng điện là xoay chiều hoặc dòng điện biến đổi xung.Máy biến ápđược dùng trong hệ thống truyền tải và phân phối điện năng, ngoài ra máy biến áp cũng được dùng cho một số yêu cầu khác như nối mạch chỉnh lưu, làm nguồn cấp điện cho lò điện, máy hàn, máy thử nghiệm…Máy biến ápcó hai hay nhiều dây quấn đặt chung trên một mạch từ, các dây quấn có thể nối điện hoặc không nối điện với nhau, khi chúng nối điện với nhau ta gọi là máy biến áp tự ngẫu.
- Máy biến áp gồm có một cuộn dây sơ cấp và một hay nhiều cuộn dây thứ cấp liên kết qua trường điện từ. Khi đưa dòng điện với điện áp xác định vào cuộn sơ cấp, sẽ tạo ra trường điện từ. Theo định luật cảm ứng Faraday trường điện từ tạo ra dòng điện cảm ứng ở các cuộn thứ cấp. Để đảm bảo sự truyền đưa năng lượng thì bố trí mạch dẫn từ qua lõi cuộn dây. Vật liệu dẫn từ phụ thuộc tần số làm việc.
2. Cấu tạo chung của Máy biến áp
Cấu tạo chung của mọi máy biến áp gồm 3 thành phần chính: Lõi thép, dây quấn và vỏ.
a. Lõi thép của máy biến áp
- Lõi thép gồm có Trụ và Gông. Trụ là phần để đặt dây quấn còn Gông là phần nối liền giữa các trụ để tạo thành một mạch từ kín.
- Lõi thép dùng để dẫn từ thông, được chế tạo từ các vật liệu dẫn từ tốt. Được ghép từ các lá thép kỹ thuật điện thành mạch vòng khép kín, các lá thép mỏng mặt ngoài có sơn cách điện với bề dày từ 0,3 - 0,5mm.
- Lõi thép của máy biến áp được chế tạo từ nhiều lá sắt mỏng ghép cách điện với nhau và thường được chế tạo bằng các vật liệu dẫn từ tốt.
b. Dây quấn [Cuộn dây] của máy biến áp
- Phần dây quấn này thường được chế tạo bằng đồng hoặc nhôm bên ngoài bọc cách điện. Nó có nhiệm vụ nhận năng lượng vào và truyền năng lượng ra.
- Phần có nhiệm vụ nhận năng lượng vào [ nối với mạch điện xoay chiều ] được gọi là cuộn dây sơ cấp, còn phần có nhiệm vụ truyền năng lượng ra [ nối với tải tiêu thụ ] được gọi là cuộn dây thứ cấp.
- Số vòng dây ở hai cuộn phải khác nhau, tuỳ thuộc nhiệm vụ của máy mà có thể N1 > N2 hoặc ngược lại.
- Có 2 loại dây quấn: dây quấn sơ cấp và dây quấn thứ cấp
+ Dây quấn nhận năng lượng từ lưới gọi là dây quấn sơ cấp
+ Dây quấn cung cấp năng lượng cho phụ tải gọi là dây quấn thứ cấp
- Số vòng dây của cuộn sơ cấp và thứ cấp là khác nhau. Số vòng dây cuộn sơ cấp lớn hơn số vòng dây cuộn thứ cấp thì là máy biến áp hạ áp [máy biến áp hạ thế], ngược lại số vòng dây cuộn sơ cấp nhỏ hơn số vòng dây cuộn thứ cấp thì là máy biến áp tăng áp [máy biến áp tăng thế].
c. Vỏ của máy biến áp
- Phần vỏ này tùy theo từngloại máy biến ápmà thường được làm từ nhựa, gỗ, thép, gang hoặc tôn mỏng, có công dụng để bảo vệ các phần tử của máy biến áp ở bên trong nó, bao gồm: nắp thùng và thùng.
3. Nguyên lý làm việc của máy biến áp là gì?
Máy biến áp hoạt động tuân theo 2 hiện tượng vật lý:
+ Dòng điện chạy qua dây dẫn tạo ra từ trường.
+ Sự biến thiên từ thông trong cuộn dây tạo ra 1 hiệu điện thế cảm ứng [hiện tượng cảm ứng điện từ]
- Cuộn dây N1 và cuộn dây N2 được quấn trên lõi thép khép kín
- Máy biến áp làm tăng điện áp giữa cuộn dây N1 và cuộn dây N2 được định nghĩa là máy biến áp tăng nấc. Ngược lại, máy biến áp làm giảm điện áp giữa cuộn dây N1 và cuộn dây N2 được định nghĩa là máy biến áp hạ bậc
- Máy biến áp tăng hay giảm cấp điện áp phụ thuộc vào số vòng dây tương đối giữa phía N1 và N2 của máy biến áp.
- Như vậy năng lượng của dòng điện xoay chiều đã được truyền từ dây quấn 1 sang dây quấn 2.
Nếu N2> N1 thì U2 > U1, I2< I1: máy tăng áp.
Nếu N2< N1 thì U2 < U1, I2> I1: máy giảm áp.
- Tốc độ thay đổi liên kết từ thông phụ thuộc vào lượng từ thông liên kết với cuộn dây thứ hai. Vì vậy, lý tưởng nhất là hầu như tất cả từ thông của cuộn dây N1phải liên kết với cuộn dây N2. Điều này được thực hiện hiệu quả và hiệu quả bằng cách sử dụng một máy biến áp loại lõi. Điều này cung cấp một đường dẫn từ trở thấp chung cho cả hai cuộn dây.
Câu hỏi:Máy biến áp là thiết bị dùng để
A.biến đổi điện áp xoay chiều.
B.biến đổi tần số dòng điện.
C.biến đổi điện áp một chiều.
D.biến đổi công suất dòng điện.
Lời giải :
Đáp án đúng:A.biến đổi điện áp xoay chiều.
Giải thích:
Máy biến áp hay còn gọi là máy biến thế là một loại máy móc quan trọng thường được dùng trong các lĩnh vực điện lực. Trong quá trình truyền tải điện năng đi đến các nơi khác nhau thì chúng ta cần phải thay đổi mức điện áp xoay chiều sao cho phù hợp. Và máy biến áp có nhiệm vụ là thay đổi điện áp theo hướng tăng hoặc giảm để đảm bảo quá trình truyền tải điện năng được diễn ra thuận lợi.
Cùng Top lời giải đi tìm hiểu về máy biến áp nhé.
1. Máy biến áp là gì?
Máy biến áphaymáy biến thế là thiết bị điện gồm 1 hoặc 2 hay nhiều cuộn dây có đầu vào và đầu ra có cùng 1 từ trường . Cấu tạo của máy biến áp cơ bản thường là gồm 2 hay nhiều cuộn dây quấn vào 1 lõi sắt từ ferit.
Cấu tạo chung của máy biến áp có các bộ phận chính sau đây: lõi thép, dây quấn và vỏ máy.
Hình 1.Cấu tạo của máy biến ápa. Lõi thép [Mạch từ]
Lõi thép dùng để dẫn từ thông, được chế tạo từ các vật liệu dẫn từ tốt. Được ghép từ các lá thép kỹ thuật điện thành mạch vòng khép kín, các lá thép mỏng mặt ngoài có sơn cách điện với bề dày từ 0,3 - 0,5mm.
Lõi thép gồm 2 phần gồm Trụ và Gông. Trụ là phần để đặt dây quấn còn Gông là phần nối liền giữa các trụ để tạo thành mạch từ kín.
Hình 2. Lõi thép của máy biến ápb. Dây quấn
Nhiệm vụ của dây quấn là nhận năng lượng vào và truyền năng lượng ra.
Dây quấn thường làm bằng dây đồng hoặc nhôm, tiết diện tròn hay chữ nhật, bên ngoài có bọc cách điện. Dây quấn gồm nhiều vòng dây và lồng vào trụ thép, giữa các vòng dây, giữa các dây quấn và giữa dây quấn với lõi ép đều có cách điện. Máy biến áp thường có hai hoặc nhiều dây quấn. và số vòng dây của các cuộn là khác nhau, tùy thuộc vào nhiệm vụ của máy biến áp.
Có 2 loại dây quấn: dây quấn sơ cấp và dây quấn thứ cấp
- Dây quấn nhận năng lượng từ lưới gọi là dây quấn sơ cấp
- Dây quấn cung cấp năng lượng cho phụ tải gọi là dây quấn thứ cấp
Số vòng dây của cuộn sơ cấp và thứ cấp là khác nhau. Số vòng dây cuộn sơ cấp lớn hơn số vòng dây cuộn thứ cấp thì là máy biến áp hạ áp [máy biến áp hạ thế], ngược lại số vòng dây cuộn sơ cấp nhỏ hơn số vòng dây cuộn thứ cấp thì là máy biến áp tăng áp [máy biến áp tăng thế].
Ngoài ra người ta cũng có thể phân biệt dây quấn máy biến áp thành dây quấn cao áp và dây quấn hạ áp.
-Dây quấn có điện áp cao gọi là dây quấn cao áp
-Dây quấn có điện áp thấp hơn gọi là dây quấn hạ áp
Xét về cấu tạo, dây quấn được chia thành 2 loại: dây quấn đồng tâm và dây quấn xen kẽ.
-Dây quấn đồng tâm: có tiết diện ngang là những vòng tròn đồng tâm. Những kiểu dây quấn đồng tâm chính gồm:
-Dây quấn hình trụ, dùng cho cả dây quấn hạ áp và cao áp [hình 4a].
-Dây quấn hình xoắn, dùng cho dây quấn hạ áp có nhiều sợi chập [hình 4b].
-Dây quấn hình xoắn ốc liên tục, dùng cho dây quấn cao áp, tiết diện dây dẫn chữ nhật [hình 4c].
-Dây quấn xen kẽ: Các bánh dây cao áp và hạ áp lần lượt xen kẽ nhau dọc theo trụ thép [hình 4d].
Hình 4. Các kiểu quấn dây máy biến ápc. Vỏ máy
Tùy theo từng loại máy biến áp mà vỏ máy biến áp được làm bằng các chất liệu khác nhau. Chúng thường được làm từ nhựa, gỗ, thép, gang hoặc tôn mỏng, có công dụng để bảo vệ các phần tử của máy biến áp ở bên trong nó, bao gồm: nắp thùng và thùng.
Nắp thùng dùng để đậy trên thùng và trên đó có các bộ phận quan trọng như:
-Sứ ra [cách điện] của dây quấn cao áp và dây quấn hạ áp.
-Bình dãn dầu [bình dầu phụ] có ống thủy tinh để xem mức dầu
-Ống bảo hiểm: làm bằng thép, hình trụ nghiêng, một đầu nối với thùng, một đầu bịt bằng một đĩa thuỷ tinh. Nếu áp suất trong thùng tăng lên đột ngột, đĩa thuỷ tinh sẽ vỡ, dầu theo đó thoát ra ngoài để máy biến áp không bị hỏng.
-Lỗ nhỏ đặt nhiệt kế.
-Rơle hơi dùng để bảo vệ máy biến áp.
-Bộ truyền động cầu dao đổi nối các đầu điều chỉnh điện áp của dây quấn cao áp.
3. Công dụng của máy biến áp
Máy biến ápcó thể được dùng để tăng điện áp từ máy phát điện lên đường dây tải điện để đi xa, và giảm điện áp ở cuối đường dây để cung cấp nguồn điện áp phù hợp cho tải.
Ngoài ra, chúng còn được dùng trong các lò nung, hàn điện, đo lường hoặc làm nguồn điện cho các thiết bị điện, điện tử.
4. Nguyên lý làm việc của máy biến thế
Máy biến áp hoạt động tuân theo 2 hiện tượng vật lý:
- Dòng điện chạy qua dây dẫn tạo ra từ trường.
- Sự biến thiên từ thông trong cuộn dây tạo ra 1 hiệu điện thế cảm ứng [hiện tượng cảm ứng điện từ]
Và chúng được thể hiện thông qua một công thức như sau:
Trong đó:
+ U1 và N1 là điện áp và số vòng dây cuộn sơ cấp.
+ U2 và N2 là điện áp và số vòng dây cuộn thứ cấp.
Thông qua công thức chúng ta thấy được tỷ lệ thuận giữa điện áp và số vòng dây của từng cuộn cụ thể. Từ đó chúng ta có thể nhận xét được mối quan hệ của chúng như sau:
+ Nếu hệ số k > 1 [tức là U1 > U2 hoặc N1 > N2] thì chúng ta có máy tăng áp.
+ Nếu hệ số k < 1 [tức là U1 < U2 hoặc N1 < N2] thì chúng ta có máy hạ áp.
Cuộn dây N1 và cuộn dây N2 được quấn trên lõi thép khép kín. Đặt một điện áp xoay chiều U1 vào cuộn dây N1, trên cuộn dây này sẽ xuất hiện dòng điện I1 chạy trong dây dẫn, đồng thời trong dây dẫn sẽ xuất hiện từ thông móc vòng cho cả haicuộn N1 và N2. Cuộn dây N2 được nối với tải thì trên cuộn N2 sẽ xuất hiện dòng điện I2 với điện áp U2. Như vậy, năng lượng của dòng điện xoay chiều đã được truyền từ dây quấn 1sang dây quấn 2.
5. Các loại máy biến áp
Có rất nhiều loại máy biến thế. Một số cách phân loại:
+Phân loại theo cấu tạo: máy biến áp 1 pha và máy biến áp 3 pha
+Phân loại theo chức năng: máy biến áp tăng áp và máy biến áp giảm áp
+Phân loại theo công dụng: máy biến áp thí nghiệm, máy biến áp đo lường, máy biến áp tự ngẫu,...
+Phân loại theo thông số kỹ thuật
+Phân loại theo cách thức cách điện: máy biến áp khô và máy biến áp dầu