Đi sâu vào máy biến áp cách ly: Giải thích nguyên tắc và chức năng

Máy biến áp cách ly, còn được gọi là máy biến áp an toàn, là máy biến áp được thiết kế để cách ly điện cuộn dây đầu vào với cuộn dây đầu ra. Chúng được sử dụng để cách ly hai hoặc nhiều mạch ghép nối về mặt điện. Chức năng chính của máy biến áp cách ly bao gồm hỗ trợ vận hành an toàn trong quá trình bảo trì và bảo trì máy, cung cấp chức năng bảo vệ chống sét và lọc. Thiết kế của chúng ngăn chặn sự tiếp xúc ngẫu nhiên với các bộ phận mang điện, nhờ đó đảm bảo môi trường làm việc an toàn hơn.

Máy biến áp cách ly đóng vai trò là thiết bị điện an toàn thiết yếu, thường được sử dụng trong các ứng dụng bảo trì và bảo vệ máy. Chúng được đặc trưng bởi sự cách ly điện giữa cuộn dây đầu vào và đầu ra. Thông thường, máy biến áp cách ly là máy biến áp 1:1, nghĩa là tỷ số điện áp giữa đầu vào và đầu ra là như nhau. Ví dụ, trong máy biến áp cách ly một pha, điện áp sơ cấp và thứ cấp đều có thể là 220V, đảm bảo cách ly điện an toàn để bảo trì máy và các ứng dụng khác cần cách ly điện.

Hơn nữa, trong máy biến áp cách ly ba pha, cả điện áp sơ cấp và thứ cấp đều có thể là 380V, phù hợp cho các ứng dụng bảo vệ và cách ly điện trong hệ thống điện ba pha.

Nguyên lý máy biến áp cách ly:

Nguyên lý của máy biến áp cách ly liên quan đến việc sử dụng nguyên lý cơ bản của cảm ứng điện từ để cách ly điện cuộn dây đầu vào (cuộn dây sơ cấp) khỏi cuộn dây đầu ra (cuộn dây thứ cấp). Mục đích chính là để ngăn ngừa những nguy hiểm phát sinh do vô tình tiếp xúc với các bộ phận mang điện hoặc các bộ phận kim loại có khả năng mang điện do hư hỏng lớp cách điện.

Máy biến áp cách ly hoạt động tương tự như máy biến áp loại khô thông thường dựa trên cảm ứng điện từ. Chúng bao gồm một lõi sắt sơ cấp được bao quanh bởi một hoặc nhiều cuộn dây. Khi cuộn sơ cấp được cấp điện, một từ trường được tạo ra qua lõi sắt đến cuộn thứ cấp, từ đó tạo ra một điện áp tương ứng ở cuộn thứ cấp. Tuy nhiên, không giống như máy biến áp thông thường, cuộn dây của máy biến áp cách ly không được nối điện trực tiếp; chúng truyền năng lượng thông qua cảm ứng từ.

Các chức năng chính của nguyên lý máy biến áp cách ly:

• Cách ly điện: Máy biến áp cách ly cách điện các cuộn dây đầu vào và đầu ra, ngăn chặn hiệu quả các kết nối điện trực tiếp giữa chúng. Sự cách ly này giúp ngăn chặn nhiễu điện và lan truyền tiếng ồn giữa các mạch, tăng cường sự ổn định và an toàn của hệ thống. Đặc biệt trong môi trường có điện áp cao hoặc điện thế nguy hiểm, máy biến áp cách ly ngăn ngừa các cú sốc điện do tai nạn.
• Ức chế tiếng ồn tần số cao: Máy biến áp cách ly sử dụng vật liệu lõi sắt có đặc tính tổn thất tần số cao, hấp thụ và triệt tiêu hiệu quả các tín hiệu và nhiễu tần số cao. Điều này ngăn chặn tín hiệu nhiễu đi vào mạch điều khiển hoặc các mạch nhạy cảm khác, cải thiện khả năng chống nhiễu và ổn định của hệ thống.
• Bảo vệ an toàn cá nhân: Trong các hệ thống điện, đặc biệt là hệ thống cấp điện hạ thế, các đường trung tính (đường 0) thường được nối với điện thế đất. Điều này có nguy cơ bị điện giật khi tiếp xúc với các bộ phận trực tiếp. Máy biến áp cách ly, bằng cách thả nổi phía thứ cấp (phía đầu ra) so với điện thế nối đất, ngăn chặn sự hình thành mạch điện hoàn chỉnh ngay cả khi con người tiếp xúc với các bộ phận mang điện, giảm nguy cơ bị điện giật và đảm bảo an toàn cá nhân.

Các ứng dụng điển hình của máy biến áp cách ly:

• Cách ly thiết bị khỏi đường dây điện xoay chiều: Ứng dụng phổ biến nhất của máy biến áp cách ly là cách ly điện cho thiết bị khỏi đường dây điện xoay chiều. Ví dụ, trong bộ nguồn chuyển đổi chế độ (SMPS), máy biến áp cách ly tách mạch sơ cấp khỏi mạch thứ cấp, ngăn ngừa nhiễu mạch và điện giật do tai nạn.
• Chẩn đoán lỗi an toàn: Trong quá trình khắc phục sự cố mạch, máy biến áp cách ly cung cấp điểm nối đất an toàn, ngăn ngừa đoản mạch giữa đầu dò dao động và mạch chính, do đó bảo vệ an toàn cho các bộ phận thiết yếu và thiết bị kiểm tra.
• Loại bỏ các vấn đề nối đất: Máy biến áp cách ly loại bỏ các mối nguy hiểm về an toàn do chênh lệch điện thế mặt đất gây ra. Bằng cách cách ly điểm tham chiếu mặt đất đến một vị trí an toàn, chúng ngăn ngừa đoản mạch và hư hỏng do các sự cố nối đất gây ra.
• Chẩn đoán và sửa chữa mạch nối đất: Trong trường hợp nhiều thiết bị có đường hồi tiếp nối đất riêng được kết nối với nhau, máy biến áp cách ly được sử dụng để chẩn đoán và khắc phục các sự cố mạch nối đất, xác định nguồn dòng điện rò rỉ trên mặt đất.
• Khử tiếng ồn tần số cao: Máy biến áp cách ly làm giảm sự truyền nhiễu tần số cao và nhiễu giữa các mạch. Độ tự cảm nối tiếp của chúng và tấm chắn Faraday ngăn chặn hiệu quả sự ghép điện dung giữa hai đầu của máy biến áp.

Trong kết luận, máy biến áp cách ly đóng một vai trò quan trọng trong hệ thống điện bằng cách cung cấp cách ly điện, bảo vệ an toàn và triệt tiêu nhiễu. Chúng là những thành phần thiết yếu trong thiết kế và bảo trì mạch, đảm bảo độ tin cậy và an toàn của hệ thống.

Tags:ITEU-SP4K