Biến áp đóng vai trò vô cùng quan trọng trong việc truyền tải và biến đổi điện năng. Biến áp tự ngẫu và biến áp cách ly mặc dù cùng thực hiện chức năng biến đổi điện áp, nhưng chúng lại có những ưu nhược điểm riêng. Bên cạnh đó, hình thức, cấu tạo và mục đích sử dụng của cả hai cũng có những điểm khác biệt.
Ưu và nhược điểm của biến áp tự ngẫu và biến áp cách ly
Biến áp cách ly và biến áp tự ngẫu đều có những ưu, nhược điểm riêng. Hiểu rõ những đặc điểm này, bạn có thể dễ dàng lựa chọn loại biến áp phù hợp với mục đích sử dụng và đảm bảo an toàn nhất.
Ưu điểm
| Biến áp tự ngẫu | Biến áp cách ly |
| Có khả năng chống cháy nhờ cuộn dây đúc bằng nhựa không bắt lửa, tự dập lửa do tia lửa điện. | Có tính độc lập về điện nhờ cấu tạo bởi 2 cuộn dây hoàn toàn cách ly với nhau và sử dụng hai loại điện áp nhau. |
| Chịu được lực ngắn mạch lớn nhờ có sức bền cơ, điện và kết cấu máy | Chống giật tốt nhờ tất cả các điểm trên biến áp cách ly có hiệu điện thế so với đất bằng 0. |
| Khả năng chịu tải cao, chống ẩm tốt, bảo dưỡng dễ dàng.
|
Chống nhiễu tốt, phù hợp sử dụng cho màn hình máy tính, màn hình điều khiển, biến tần, mạch điều khiển máy móc công nghiệp, phòng thí nghiệm,… |
| Kích thước nhỏ gọn hơn gấp ½ lần so với biến áp cách ly | Có khả năng hạn chế sốc điện trực tiếp từ nguồn điện, nhờ đó có thể giảm thiểu nguy cơ hư hỏng bo mạch do nguồn điện gây ra. |
Nhược điểm
| Biến áp tự ngẫu | Biến áp cách ly |
| Khi mạng lưới điện thay đổi, biến áp tự ngẫu dễ bị tác động do yêu cầu về đầu nối giữa phần sơ cấp và thứ cấp giống nhau. | Thường có kích thước lớn, chiếm diện tích và cấu tạo phức tạp so với biến áp tự ngẫu. |
| Các dòng điện ngắn mạch có thể sẽ bị phân tách khi gặp sự cố, khiến máy dừng đột ngột, làm ảnh hưởng đến sự vận hành của hệ thống điện nội bộ. | Giá thành trên thị trường của biến áp cách ly khá cao. |
| Không có khả năng chống giật, chống nhiễu như biến áp cách ly | Dễ bị tụt áp khi vào tải lớn vì là điện cảm ứng. |
Nhận biết biến áp tự ngẫu và biến áp cách ly
Bên cạnh ưu, nhược điểm, bạn cũng có thể phân biệt biến áp cách ly và biến áp tự ngẫu thông qua hình thức, cấu tạo của chúng. Từ đó có sự lựa chọn loại biến áp nào phù hợp cho từng trường hợp.
Cấu tạo
| Biến áp tự ngẫu | Biến áp cách ly |
| Lõi thép cấu tạo từ những lá thép mỏng ghép cách điện. | Lõi thép được làm từ lá thép kỹ thuật điện có tính từ thẩm cao và điện trở suất lớn. |
| Có 1 cuộn dây duy nhất quấn quanh lõi thép, đóng vai trò vừa là cuộn sơ cấp, vừa là cuộn thứ cấp. | 2 cuộn dây sơ cấp và thứ cấp làm bằng dây đồng hoặc nhôm với lớp cách điện bao bọc. |
| Vỏ cách điện làm bằng gỗ, nhựa, kim loại sơn tĩnh điện,… | Vỏ làm bằng thép hoặc hợp kim nhôm có khả năng tản nhiệt tốt. |
Nguyên lý hoạt động
| Biến áp tự ngẫu | Biến áp cách ly |
| Khi dòng điện xoay chiều đi qua cuộn dây, nó sẽ tạo ra một từ trường biến thiên xung quanh cuộn dây. | Khi dòng điện xoay chiều chạy qua cuộn dây sơ cấp, nó tạo ra một từ trường biến thiên. |
| Từ trường này cắt qua các vòng dây còn lại của cuộn dây, gây ra hiện tượng cảm ứng điện từ. | Từ trường này liên kết với cuộn dây thứ cấp, gây ra hiện tượng cảm ứng điện từ. |
| Hiện tượng cảm ứng điện từ này sẽ sinh ra một suất điện động cảm ứng trên các vòng dây còn lại. | Dưới tác động của từ thông biến thiên, trong cuộn dây thứ cấp xuất hiện một suất điện động cảm ứng và dòng điện cảm ứng. |
| Bằng cách điều chỉnh vị trí lấy điện áp ở các điểm khác nhau trên cuộn dây, người dùng có thể thay đổi giá trị của điện áp đầu ra. | Do không có kết nối điện trực tiếp giữa cuộn dây sơ cấp và thứ cấp, nên biến áp cách ly đảm bảo an toàn cho người sử dụng và thiết bị. |
Biến áp cách ly và biến áp tự ngẫu nên chọn loại nào?
Có thể thấy, biến áp cách ly và biến áp tự ngẫu có nhiều đặc điểm về cấu tạo, nguyên lý hoạt động khác nhau. Vì vậy, mỗi loại biến áp đều được ứng dụng vào những mục đích phù hợp, nhằm đảm bảo an toàn cho người sử dụng và thiết bị. Sau đây là một số ứng dụng của 2 loại biến áp này, dựa vào đó, bạn sẽ dễ dàng hơn trong việc lựa chọn.
| Biến áp tự ngẫu | Biến áp cách ly |
| Biến áp tự ngẫu phù hợp cho các trường hợp không yêu cầu cách ly về điện, ưu tiên giá thành rẻ và kích thước nhỏ gọn. | Biến áp cách ly thích hợp cho các trường hợp cần đảm bảo an toàn cao, cách ly hoàn toàn về điện và lọc nhiễu tốt. |
| Các thiết bị gia dụng thông thường: quạt, đèn, máy bơm nước,… | Các thiết bị y tế: máy siêu âm, máy chụp X-quang, thiết bị phẫu thuật,… |
| Các thiết bị công nghiệp không yêu cầu độ an toàn cao. | Thiết bị âm thanh cao cấp: amply, loa, đầu đĩa,… |
Các câu hỏi liên quan đến máy biến áp tự ngẫu và cách ly
Ngoài những thông tin đã được đề cập đến trong bài viết, chắc hẳn bạn cũng còn nhiều thắc mắc xoay quanh hai loại biến áp đặc biệt này. Sau đây là một số câu hỏi thường gặp và câu trả lời chi tiết, cùng tham khảo để có sự lựa chọn đúng đắn nhất!
Có thể phân biệt biến áp tự ngẫu và cách ly bằng mắt không?
Trên thực tế, bạn hoàn toàn có thể phân biệt máy biến áp tự ngẫu và cách ly thông qua cách quan sát.
- Điểm dễ nhận biết đầu tiên đó là kích thước và trọng lượng. Với cùng một công suất biến áp thì biến áp cách ly sẽ có kích thước và cân nặng lớn hơn gấp 2 lần so với biến áp tự ngẫu.
- Nếu nhìn thấy biến áp có 2 cuộn dây sơ cấp và thứ cấp tách biệt hoàn toàn thì đó chính là biến áp cách ly, trong khi biến áp tự ngẫu chỉ có 1 cuộn.
- Bạn cũng có thể dễ dàng nhận biết biến áp cách ly thông qua ký hiệu “Isolation”. Còn biến áp tự ngẫu thì chỉ ghi 1 nguồn 0V.
Làm thế nào để chọn máy biến áp chất lượng?
Việc lựa chọn máy biến áp phù hợp và chất lượng là vô cùng quan trọng để đảm bảo hoạt động ổn định và hiệu quả của hệ thống điện. Dưới đây là một số yếu tố cần cân nhắc khi chọn mua máy biến áp:
- Tính toán tổng công suất của các thiết bị điện cần cấp nguồn để chọn máy biến áp có công suất phù hợp. Lưu ý chọn máy có công suất lớn hơn một chút để đảm bảo dự phòng.
- Xác định rõ điện áp vào và điện áp ra yêu cầu.
- Đảm bảo tần số của máy biến áp phù hợp với tần số của mạng điện.
- Chọn loại máy biến áp phù hợp với môi trường làm việc (trong nhà, ngoài trời, môi trường ẩm ướt,…) và loại tải (tải điện trở, tải cảm kháng,…).
Tại sao máy biến áp không được quá tải?
Khi dòng điện chạy qua máy biến áp vượt quá mức định mức, các tổn thất đồng và sắt sẽ tăng lên đáng kể, sinh ra nhiệt lượng lớn. Nếu tình trạng này kéo dài sẽ làm giảm tuổi thọ của lớp cách điện, tăng nguy cơ chập cháy.
Sự giãn nở vì nhiệt không đồng đều của các bộ phận máy biến áp khi quá tải có thể gây ra các ứng suất cơ học lớn. Lõi thép có thể bị biến dạng, ảnh hưởng đến hiệu suất làm việc của máy biến áp. Các mối nối có thể bị lỏng ra, gây ra tiếp xúc kém và sinh nhiệt cục bộ.
Mặt khác, quá tải còn làm giảm độ bền vững của điện áp và tần số, gây ra nhiễu sóng hài. Điều này vô tình khiến các thiết bị khác trong hệ thống bị hư hỏng do chất lượng điện năng kém.
Máy biến áp quá tải có thể làm hư hỏng thiết bị điện
Qua so sánh trên, có thể thấy biến áp tự ngẫu và biến áp cách ly đều có những ưu và nhược điểm riêng, phù hợp với những ứng dụng khác nhau. Việc lựa chọn loại biến áp nào phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của từng hệ thống điện. Hy vọng bài viết này đã cung cấp những thông tin cần hữu ích để bạn có thể chọn được loại biến áp phù hợp!
