Độ lớn của hiệu điện thế cảm ứng (EMF) hay (Suất điện động cảm ứng) hoặc điện áp trong một máy biến áp có thể được xác định bằng phương trình EMF của máy biến áp. Khi một nguồn dòng điện xoay chiều (AC) được áp dụng vào cuộn sơ cấp của máy biến áp, được gọi là dòng từ hóa, nó tạo ra dòng từ xoay chiều trong lõi của máy biến áp.
Dòng từ xoay chiều được tạo ra trong cuộn sơ cấp của máy biến áp trở thành liên kết với cuộn thứ cấp thông qua cảm ứng từ trường lẫn nhau. Vì đó là dòng từ xoay chiều theo bản chất, phải có tốc độ thay đổi của dòng từ, theo định luật cảm ứng điện từ của Faraday, nó nói rằng nếu một dây dẫn hoặc cuộn dây liên kết với bất kỳ dòng từ thay đổi nào, phải có một EMF cảm ứng trong đó.
Điều tương tự cũng xảy ra ở máy biến áp cũng như động cơ cảm ứng vì động cơ cảm ứng về cơ bản là một máy biến áp.
Phương trình EMF của máy biến áp điện
Bây giờ, hãy tìm hiểu cách xác định độ lớn của EMF cảm ứng trong một máy biến áp bằng cách sử dụng phương trình EMF của máy biến áp.
Gọi:
- N1 = Số vòng cuộn sơ cấp
- N2 = Số vòng cuộn thứ cấp
- Φm = Dòng từ cực đại trong lõi tính bằng Weber = (Φm = Bm.A)
- f = Tần số dòng điện xoay chiều đầu vào tính bằng Hz.
Như trong hình trên, dòng từ tăng từ giá trị 0 lên giá trị cực đại Φm trong một phần tư chu kỳ, tức là trong 1⁄4 giây.
Tốc độ thay đổi trung bình của dòng từ = [ Φm / (1⁄4 f.)]
= 4f Φm Wb/s hoặc vôn
Bây giờ tốc độ thay đổi dòng từ mỗi vòng nghĩa là EMF cảm ứng tính bằng vôn.
EMF trung bình / mỗi vòng = 4f Φm vôn.
Nếu dòng từ Φm thay đổi theo dạng sin, thì giá trị hiệu dụng của EMF cảm ứng được tính bằng cách nhân giá trị trung bình với hệ số dạng.
Hệ số dạng = Giá trị hiệu dụng / Giá trị trung bình = 1,11
Giá trị hiệu dụng của EMF / vòng = 1,11. 4f Φm = 4,44f Φm vôn
Bây giờ, xét giá trị hiệu dụng của EMF cảm ứng trên toàn bộ cuộn sơ cấp.
= (EMF cảm ứng / vòng) x số vòng sơ cấp
E1 = 4,44 x f x N1 Φm ……….. (i)
E1 = 4,44 xf N1 Bm A … [vì (Φm = BmA)]
Tương tự, giá trị hiệu dụng của EMF cảm ứng trong cuộn thứ cấp là,
E2 = 4,44 x f N2 Φm ……….. (ii)
E2 = 4,44 x f N2 Bm A. … [vì (Φm = BmA)]
Nhìn từ (i) và (ii) ta thấy: Phương trình EMF của máy biến áp =
E1 / N1 = E2 / N2 = 4,44 x f Φm. …… (iii)
Nghĩa là EMF / vòng là như nhau ở cả hai cuộn sơ cấp và thứ cấp trong máy biến áp, tức là dòng từ ở cuộn sơ cấp và thứ cấp của máy biến áp là như nhau.
Hơn nữa, chúng ta đã biết từ phương trình công suất của máy biến áp, tức là trong máy biến áp lý tưởng (không có tổn thất trong máy biến áp) ở tải không,
V1 = E1
và
E2 = V2
Trong đó,
V1 = điện áp nguồn của cuộn sơ cấp
E2 = điện áp phát ra ở cuộn thứ cấp của máy biến áp.
Tỷ số biến áp (K)
Như chúng ta đã suy ra từ phương trình EMF của máy biến áp ở trên (iii);
E1 / N1 = E2 / N2 = K
Trong đó,
K = Hằng số
Hằng số “K” được gọi là tỷ số biến áp.
Nếu N2 > N1, tức là K > 1, thì máy biến áp được gọi là máy biến áp tăng áp.
Nếu N2 < N1, tức là K < 1, thì máy biến áp được gọi là máy biến áp hạ áp.
Trong đó,
N1 = Số vòng cuộn sơ cấp của máy biến áp.
N2 = Số vòng cuộn thứ cấp
