Nhiều máy biến áp cuộn dây

Cả bộ chuyển đổi nguồn và nguồn điện AC/DC và DC/DC đều sử dụng máy biến áp. Máy biến áp là một thành phần quan trọng của bất kỳ mạch điện nào. Nó có thể tăng và giảm điện áp đến giới hạn an toàn. Máy biến áp là thành phần bắt buộc phải có đối với bất kỳ mạch nào có đầu ra DC và đầu vào điện áp đường dây. Trong mạch DC/DC, máy biến áp hoạt động bằng cách chuyển đổi tín hiệuPWM thay vì tín hiệu hình sin AC.

Máy biến áp nhiều cuộn dây có thể cung cấp cho chúng ta công suất đầu ra với hiệu suất cao và trên nhiều đường ray. Những máy biến áp này có nhiều cuộn dây thứ cấp để tăng hoặc giảm điện áp đầu vào đến giá trị mong muốn. Những máy biến áp này cũng được sử dụng để cách ly nhiều đường ray trong hệ thống điện.

Phác thảo nhanh:

• Máy biến áp nhiều cuộn dây là gì
• Giới thiệu về máy biến áp kép
• Nhiều vòi biến áp cuộn dây
• Cấu hình điện áp cho nhiều máy biến áp cuộn dây
• Máy biến áp nhiều cuộn dây có điểm giữa là gì
• Máy biến áp điểm giữa sử dụng máy biến áp điện áp kép
• Phần kết luận

Máy biến áp nhiều cuộn dây là gì

Máy biến áp có nhiều hơn một cuộn dây ở mỗi bên được gọi là Nhiều máy biến áp cuộn dây . Chúng thường có một cuộn sơ cấp và hai hoặc nhiều cuộn thứ cấp. Những máy biến áp này rất hữu ích cho các mục đích khác nhau, chẳng hạn như điều chỉnh điện áp, cách ly và kết hợp trở kháng.

Máy biến áp nhiều cuộn dây hoạt động giống như máy biến áp thông thường. Một điểm khác biệt là họ có nhiều hơn một cuộn dây ở hai bên . Để kết nối chúng lại với nhau, chúng ta cần kiểm tra các cực điện áp của từng cuộn dây, được đánh dấu bằng các dấu chấm. Các dấu chấm thể hiện đầu dương (hoặc âm) của cuộn dây.

Máy biến áp hoạt động dựa trên cảm ứng lẫn nhau, nghĩa là điện áp trong mỗi cuộn dây tỷ lệ thuận với số vòng dây, như hình dưới đây:

Công suất trong mỗi cuộn dây là như nhau nên tỉ số vòng dây bằng tỉ số điện áp. Ví dụ, nếu cuộn sơ cấp có 10 vòng dây và 100 volt, và cuộn thứ cấp có 5 vòng dây thì điện áp thứ cấp là 50 volt. Đây là lý do tại sao máy biến áp nhiều cuộn dây có thể có điện áp đầu ra khác nhau cho các cuộn dây khác nhau.

Một máy biến áp có thể có các bộ phận thứ cấp khác nhau với số vòng dây thay đổi. Số vòng dây ảnh hưởng đến điện áp của điện. Nhiều vòng hơn có nghĩa là điện áp cao hơn và ít vòng hơn có nghĩa là điện áp thấp hơn. Vì vậy, một máy biến áp có thể tạo ra các điện áp khác nhau cho các thiết bị khác nhau từ một nguồn điện. Điều này rất hữu ích cho các mạch điện tử, chẳng hạn như nguồn điện và bộ chuyển đổi.

Sau đây là một máy biến áp nhiều cuộn dây có nhiều kết nối cuộn dây thứ cấp. Mỗi cuộn dây thứ cấp này cung cấp một điện áp đầu ra khác nhau.

Chúng ta có thể sử dụng cuộn sơ cấp riêng lẻ hoặc nối nó với một cặp cuộn dây khác để vận hành máy biến áp. Tuy nhiên, kết nối cuộn dây thứ cấp phụ thuộc vào lượng điện áp chúng ta cần ở phía đầu ra. Cuộn dây thứ cấp có cấu hình song song chỉ có thể thực hiện được nếu hai cuộn dây được kết nối phải giống nhau về mặt điện. Nói cách khác, định mức dòng điện và điện áp của chúng phải khớp nhau.

Giới thiệu về máy biến áp kép

Máy biến điện áp kép chứa cuộn dây sơ cấp kép và cuộn dây thứ cấp kép. Thông số kỹ thuật về điện áp và dòng điện của cả hai sơ cấp đều giống hệt nhau. Tương tự, định mức điện áp và dòng điện của cả hai cuộn thứ cấp cũng giống nhau. Những máy biến áp này được thiết kế sao cho chúng có thể được sử dụng trong các ứng dụng khác nhau. Chúng ta có thể thay đổi các đầu nối máy biến áp của các cuộn dây này để tạo ra sự kết hợp nối tiếp và song song nhằm đáp ứng các yêu cầu về dòng điện và điện áp cao hơn. Những loại máy biến áp nhiều cuộn dây này được gọi là Máy biến điện áp kép .

Nhiều vòi biến áp cuộn dây

Một số máy biến áp được thiết kế theo cách mà bạn có thể sửa đổi tỷ số vòng dây của chúng bằng cách thay đổi các kết nối phía sơ cấp và thứ cấp. Các kết nối này ở phía sơ cấp hoặc thứ cấp của máy biến áp được gọi là vòi biến áp .

Sơ đồ kết nối máy biến áp cho thấy cách kết nối một điểm của cuộn dây sơ cấp và thứ cấp. Trong hình ảnh này, chúng ta có thể thấy số vòng của cuộn thứ cấp (400) nhiều hơn số vòng của cuộn sơ cấp (100). Đây là sơ đồ kết nối của máy biến áp giảm áp có cuộn dây sơ cấp và thứ cấp kép.

Máy biến áp đã cho có cuộn dây sơ cấp và thứ cấp kép. Trong các cuộn dây này, mỗi đầu được gọi là đầu cuối và có một cặp đầu cuối cho mỗi cuộn dây.

Thiết bị đầu cuối bên sơ cấp hoặc điện áp cao được đặt tên H₁ Và H₂ .

Khi nhìn vào máy biến áp từ phía thứ cấp, cực cao áp của máy biến áp được dán nhãn là H₁ . Theo CSA, điều này đã được coi là tiêu chuẩn công nghiệp để dán nhãn cho thiết bị đầu cuối điện áp cao khi nhìn thấy nó từ phía thứ cấp.

Tương tự, các cực khác của cuộn dây điện áp cao khác được dán nhãn là H₃ Và H₄ .

Từ hình vẽ, chúng ta có thể thấy rằng để dán nhãn cho cực thứ cấp của máy biến áp cao áp, chữ cái được sử dụng là X . Hai đầu cuối bên thứ cấp hoặc điện áp thấp được dán nhãn X ₁ , X ₂ , Và X ₃ , X ₄ .

Ưu điểm của máy biến áp có cuộn dây kép ở mỗi cuộn sơ cấp và thứ cấp. Bằng cách này, mỗi cặp cuộn dây máy biến áp được nối nối tiếp hoặc song song.

Bây giờ hãy xem xét sơ đồ kết nối vòi máy biến áp bên dưới. Cấu hình này cũng chứa cuộn dây sơ cấp và thứ cấp kép. Ở đây, cả hai cuộn dây ở phía sơ cấp đều mắc nối tiếp, trong khi các cuộn dây thứ cấp mắc song song.

Từ kết nối vòi, bạn có thể thấy rằng ở phía điện áp cao, thiết bị đầu cuối H₂ được kết nối với thiết bị đầu cuối H₃ . Vì vậy, theo cách này, cả hai cuộn dây điện áp cao đều mắc nối tiếp với nhau. Số vòng dây của cả hai cuộn sơ cấp điện áp cao là 400 vòng mỗi cuộn. Vì vậy phía sơ cấp hoặc phía cao thế có tổng cộng 800 vòng.

Phần cuối X ₁ ở phía điện áp thấp được liên kết với thiết bị đầu cuối X ₃ , trong khi thiết bị đầu cuối X ₂ được nối với thiết bị đầu cuối X ₄ .

Hai cuộn dây hạ thế, mỗi cuộn có 100 vòng, được mắc song song. Điều này tạo ra một cuộn dây thứ cấp duy nhất có tổng cộng 100 vòng.

Vì vậy, máy biến áp này có một cuộn sơ cấp 800 vòng và một cuộn thứ cấp 100 vòng và hiện được cấu hình như một máy biến áp hạ áp với tỷ số vòng dây là 8:1 .

Bây giờ hãy xem xét cùng một máy biến áp có cấu hình kết nối vòi khác nhau. Trong trường hợp này, cuộn dây điện áp cao và cuộn dây điện áp thấp được mắc nối tiếp.

Cuộn dây cao áp có hai cuộn sơ cấp 400 vòng mắc nối tiếp. Điều này sẽ tạo ra một cuộn dây điện áp cao có tổng số 800 vòng. Tương tự, hai cuộn dây hạ áp 100 vòng cũng mắc nối tiếp. Điều này sẽ tạo ra một cuộn dây thứ cấp duy nhất có 200 vòng. Vì vậy, tỷ lệ quay được sửa đổi mới mà chúng ta sẽ nhận được bây giờ là 800:200 hoặc 4:1 .

Trong cấu hình này của máy biến áp, cả hai cuộn dây của phía sơ cấp được mắc song song, trong khi các cuộn dây của cả hai phía thứ cấp được nối nối tiếp. Vì các cuộn sơ cấp mắc song song nên cả hai cuộn sơ cấp 400 vòng sẽ hoạt động như một cuộn sơ cấp duy nhất có 400 vòng.

Cả hai cuộn dây ở phía thứ cấp được mắc nối tiếp, mỗi cuộn có 1000 vòng. Cả hai thứ này cộng lại để tạo thành một cuộn dây thứ cấp có điện áp thấp 200 vòng. Tỷ lệ quay mới mà chúng ta sẽ nhận được cho cấu hình máy biến áp này là 400:200 hoặc 2:1 .

Vì vậy, chúng tôi đã đề cập đến các cấu hình khác nhau của máy biến áp với cuộn dây sơ cấp và thứ cấp kép. Bằng cách này, chúng ta có thể điều chỉnh các kết nối vòi chính và phụ để mang lại tỷ lệ rẽ khác nhau.

Cấu hình điện áp cho nhiều máy biến áp cuộn dây

Các cấu hình khác nhau giúp có thể kết nối nhiều máy biến áp cuộn dây. Việc kết nối của từng loại phụ thuộc vào nhiều yếu tố như điện áp đầu ra mà chúng ta yêu cầu là bao nhiêu và bus nguồn mà chúng ta cần kết nối với máy biến áp. Nó cũng phụ thuộc vào cấu hình cuộn dây mà phía sơ cấp hay thứ cấp được mắc nối tiếp hay song song.

Chúng ta hãy xem một số cấu hình chính của máy biến áp nhiều cuộn dây:

1. Cấu hình máy biến áp nhiều cuộn dây

Máy biến áp nhiều cuộn dây có cuộn dây sơ cấp và thứ cấp kép. Hãy xem xét máy biến áp nhiều cuộn dây sau đây được cho trong hình:

Một số đặc điểm chính của máy biến áp nhiều cuộn dây là:

• Máy biến áp có thể có nhiều cuộn sơ cấp, nhiều cuộn thứ cấp hoặc cả hai.
• Điện áp cực đại trên mỗi cuộn dây của phía cao áp là điện áp thấp hơn trong hai điện áp.
• Điện áp cực đại trên mỗi cuộn dây hạ áp là điện áp thấp nhất trong hai điện áp thứ cấp.
• Cách điện có thể bị hư hỏng bởi bất kỳ điện áp nào cao hơn định mức quy định.
• Mỗi cuộn dây của máy biến áp có thể xử lý một cách an toàn một nửa định mức kilovolt-ampe (kVA) của máy biến áp.
• Để có được điện áp cần thiết, chúng ta có thể mắc nối tiếp hoặc song song các ắc quy.

2. Máy biến áp phân phối nhiều cuộn dây

Máy biến áp đã cho có công suất định mức là 50 kVA, 2400/4800 V – 120/240 V. Từ đó, chúng ta có thể kết luận rằng phía điện áp cao có thể xử lý tối đa 2400 V trên mỗi cuộn dây. Và điện áp này sẽ luôn nhỏ hơn hai điện áp. Tương tự, cuộn dây phía điện áp thấp hoặc cuộn dây phía thứ cấp được đánh giá ở điện áp tối đa 120 V trên mỗi cuộn dây. Hãy nhớ rằng, vượt quá mức điện áp này có thể làm hỏng lớp cách điện.

Kết nối phía sơ cấp (điện áp cao)

• Nếu bạn muốn liên kết phía điện áp cao của máy biến áp 50 kVA này với bus 4800 V, bạn sẽ cần nối hai cuộn dây nối tiếp. Bằng cách này, điện áp bus 4800 V sẽ được chia đều, mỗi cuộn dây phải chịu tải 2400 V.
• Khi kết nối phía điện áp cao với bus 2400 V, hãy kết nối song song. Điều này sẽ đảm bảo rằng mỗi trải nghiệm quanh co, 2400 V.

Kết nối phía thứ cấp (điện áp thấp)

• Để kết nối phía điện áp thấp hoặc phía thứ cấp với bus 240 V, hãy nối hai cuộn dây nối tiếp. Điều này chia điện áp bus bằng nhau, cung cấp 120 V cho mỗi cuộn dây.
• Nếu bạn cần liên kết phía điện áp thấp với bus 120 V, hãy sử dụng kết nối song song. Bằng cách này, mỗi cuộn dây sẽ hoạt động với điện áp 120 V.

3. Tính toán hiện tại

Trong máy biến áp, định mức volt-ampe (VA) có thể được tính bằng cách lấy tích của điện áp với dòng điện. Máy biến áp được cho trong cấu hình trước chỉ có thể xử lý một nửa tổng kVA. Mỗi cuộn dây điện áp cao và mỗi cuộn dây điện áp thấp có định mức 25 kVA.

Tính dòng điện cho cuộn dây cao áp (sơ cấp):

Vì vậy, từ kết quả trên, chúng ta có thể kết luận rằng dòng điện tối đa mà cuộn dây cao áp có thể chịu được là 10,4 Amps.

Tính toán dòng điện cho cuộn dây điện áp thấp (thứ cấp):

Đối với cuộn dây điện áp thấp, dòng điện tối đa nó có thể xử lý là 208,3 Amps.

Bây giờ, hãy xem xét các giá trị kết hợp khi cả hai cuộn dây được xem xét cùng nhau:

Tính toán dòng điện cho cuộn dây điện áp cao (sơ cấp) có VA đầy đủ:

Dòng điện tối đa đối với cuộn dây cao áp khi xét cả hai cuộn dây sơ cấp là 10,4 Amps.

Tính toán dòng điện cho cuộn dây điện áp thấp (thứ cấp) với VA đầy đủ:

Một lần nữa, dòng điện tối đa cho cuộn dây điện áp thấp là 208,3 Amps.

Vì vậy, cho dù chúng ta xem xét một cuộn dây và một nửa VA hay cả hai cuộn dây có VA đầy đủ, thì dòng điện tối đa được tính toán cho cả cuộn dây điện áp cao và cuộn dây điện áp thấp vẫn giống nhau. Điều này là do thiết kế và định mức cụ thể của máy biến áp.

4. Ba dây kết nối của máy biến áp nhiều cuộn dây

Chạm vào giữa máy biến áp với đường dây đơn sẽ tạo ra đầu ra 120 V, trong khi chạm hai lần vào cả hai đường dây sẽ mang lại cho bạn 240 V.

Trong kết nối thứ cấp ba dây (120/240 V), máy biến áp sẽ chỉ cung cấp đủ kVA khi có tải cân bằng hoàn hảo. Tải không cân bằng dẫn đến một cuộn dây bị quá tải. Điều này sẽ dẫn đến việc vượt quá định mức hiện tại, vì mỗi cuộn dây chỉ có thể xử lý một nửa kVA định mức.

Máy biến áp nhiều cuộn dây có điểm trung tâm là gì

Máy biến áp ở giữa được thiết kế để cung cấp cho bạn hai điện áp thứ cấp khác nhau. Những điện áp này được TRONG _MỘT Và TRONG _B , với một kết nối được chia sẻ giữa chúng. Việc thiết lập máy biến áp này sẽ tạo ra nguồn điện hai pha, 3 dây.

Điện áp thứ cấp và điện áp nguồn TRONG _P bằng nhau và tỉ lệ thuận. Kết quả là công suất ở mỗi cuộn dây là như nhau. Điện áp trên các cuộn dây thứ cấp này phụ thuộc vào tỷ số vòng dây.

Trong sơ đồ trên, bạn có thể thấy một máy biến áp ở giữa tiêu chuẩn. Điểm lấy áp ở giữa nằm ở tâm của cuộn thứ cấp. Nó sẽ tạo ra một kết nối chung cho hai điện áp thứ cấp có độ lớn bằng nhau nhưng ngược cực tính. Khi bạn nối đất vòi trung tâm, TRONG _MỘT điện áp sẽ trở nên dương đối với mặt đất. Trong khi TRONG _B sẽ trở nên âm và ngược chiều. Điều này có nghĩa là chúng lệch pha về mặt điện 180°.

Tuy nhiên, có một nhược điểm khi sử dụng máy biến áp ở giữa không nối đất. Do dòng điện chạy qua mối nối thứ ba không đều sẽ dẫn đến điện áp không cân bằng ở hai cuộn dây thứ cấp. Bạn sẽ thấy trường hợp này đặc biệt khi tải không cân bằng.

Máy biến áp điểm giữa sử dụng máy biến áp điện áp kép

Chúng ta cũng có thể tạo ra một máy biến áp ở giữa bằng cách sử dụng máy biến áp kép. Để thực hiện việc này, hãy nối nối tiếp các cuộn dây thứ cấp và liên kết trung tâm của chúng đóng vai trò là vòi. Nếu đầu ra của mỗi cuộn thứ cấp là V thì tổng điện áp ra của cuộn thứ cấp sẽ là 2V.

Phần kết luận

Máy biến áp nhiều cuộn dây có nhiều ứng dụng trong mạch điện và điện tử. Các máy biến áp cuộn dây kép hoặc nhiều cuộn dây này có thể cung cấp điện áp đầu ra khác nhau tùy thuộc vào số vòng dây thứ cấp. Nhiều máy biến áp cuộn dây có thể được kết nối với nhau theo cấu hình nối tiếp hoặc song song để tạo ra điện áp hoặc dòng điện tăng lên. Bạn cũng có thể tạo một máy biến áp có điểm giữa bằng cách nối nối tiếp cả hai cuộn dây thứ cấp của chúng.