Thông số máy biến áp có cùng định mức và thông số khi hoạt động ở tần số cung cấp 60Hz và 50Hz. Hãy xem điều gì sẽ xảy ra.

Thông số & tỉ số Máy biến áp

Giả sử, một đánh giá máy biến áp như sau, nơi chúng tôi sẽ kết nối nó trước với tần số nguồn cung cấp 60Hz và sau đó là 50Hz.

• V = Điện áp = 5kV
• R = Điện trở = 6.1Ω
• L = Điện cảm = 0,3 Henry
• f = Tần số = 60Hz

Máy biến áp hoạt động trên 60Hz 

Để tìm dòng điện trong cuộn sơ cấp của máy biến áp bằng cách sử dụng I = V / Z, vì vậy trước tiên chúng ta sẽ tìm trở kháng phụ thuộc vào cảm kháng .

Cảm kháng = X _L  = 2 π f L

X _L = 2 π f L = 2 x 3,1415 x 60 x 0,3 = 113,1 Ω

Và 

Trở kháng Z = √ (R ² + X _L ² )

Z = √ (6,1 ² +113,1 ² )

Z = 113,26 Ω

Bây giờ giá trị của dòng điện

I = V / Z

I = 5kV / 113,26 Ω

 I = 44,14 A 

Máy biến áp hoạt động trên 50Hz

Cùng một máy biến áp bây giờ được kết nối với tần số 50Hz. Chúng tôi sẽ thực hiện tính toán tương tự như trên cho máy biến áp 60Hz.

Cảm kháng = X _L = 2 π f L

X _L = 2 π f L = 2 x 3,1415 x 50 x 0,3 = 94,245 Ω

Và 

Trở kháng = Z = √ (R ² + X _L ² )

Z = √ (6,1 ² + 94,245 ² )

Z = 94,44 Ω

Bây giờ giá trị của dòng điện

I = V / Z

I = 5kV / 94,44 Ω

 I = 52,94 A 

Chúng ta thấy rằng giá trị của dòng điện sơ cấp trong trường hợp máy biến áp 50Hz nhiều hơn trong trường hợp máy biến áp 60Hz.

Bây giờ càng nhiều dòng điện, càng nhiều vấn đề tức là

Nhưng

Và

Nói một cách đơn giản:

• Khi tần số (f) tăng, cảm kháng (X _L ) tăng.
• Khi cảm kháng (X _L ) tăng, trở kháng (Z) tăng.
• Khi trở kháng tăng, dòng điện giảm.

Vì vậy, chúng ta có thể nói rằng:

Khi ta vận hành một máy biến áp 60Hz trên nguồn cung cấp 60Hz thì cường độ dòng điện là 44,14 A.

Nhưng khi vận hành một máy biến áp 60Hz trên nguồn cung 50Hz, dòng điện là 52,94 Một .

Dòng điện phụ trong trường hợp này có thể làm tổn thất đồng (P = I ² R) và sinh nhiệt.

Chúng ta có thể sử dụng một thiết bị giới hạn dòng bổ sung ( Cuộn cảm hoặc điện trở ) mắc nối tiếp với cuộn sơ cấp của máy biến áp mà chúng ta có thể tăng trở kháng tổng thể để giảm dòng điện từ. Bằng cách này, chúng ta có thể sử dụng một máy biến áp 60Hz trên Nguồn cung cấp AC 50Hz.

Nếu chúng ta vẫn có thể vận hành một máy biến áp 50Hz trên 60Hz, chúng ta có thể phải đối mặt với những kết quả sau.

Điện áp đặt vào cuộn sơ cấp của cuộn dây máy biến áp

V (t) = V _M Sin ωt… Vôn

được áp dụng cho cuộn sơ cấp của máy biến áp, từ thông của máy biến áp được cho bởi

Nếu tăng hiệu điện thế V lên 10% thì từ thông cực đại trong mạch điện cũng tăng 10%.

Bài viết liên quan :  Chúng ta có thể thay thế một máy biến áp có tỉ số vòng dây 110/220 bằng 10/20 không?

Từ thông tăng 10% yêu cầu tăng dòng từ hóa lớn hơn nhiều so với 10% (xem hình 1). Khi điện áp tăng lên, dòng điện từ hóa cao sẽ sớm trở nên không thể chấp nhận được. Điện áp đặt vào tối đa và điện áp danh định được đặt bằng dòng điện từ hóa lớn nhất có thể chấp nhận được trong lõi. Hãy nhớ rằng điện áp và tần số tỷ lệ nghịch (tức là V 1 / f ) khi giá trị của từ thông cực đại không đổi.

Φ _Max = – V _M / ωN _P

Ở đâu

• Φ _Max = Từ thông tối đa
• V _M = Điện áp tối đa
• N _P = Số vòng dây sơ cấp
• ω = 2 π f (trong đó f = tần số)

Do đó, nếu một máy biến áp 60Hz được vận hành trên 50Hz, thì điện áp đặt vào của nó cũng phải giảm đi 1/6 nếu không từ thông đỉnh trong lõi sẽ quá cao. Sự giảm điện áp đặt với tần số này được gọi là giảm tốc.

Tương tự, một máy biến áp 50Hz có thể được vận hành ở điện áp cao hơn 20% trên 60Hz nếu hành động này không gây ra các vấn đề về cách điện.