Máy biến áp là thiết bị chuyển đổi điện áp xoay chiều, dòng điện và trở kháng. Nguyên lý làm việc của máy biến áp là một thiết bị điện tĩnh được chế tạo theo nguyên lý cảm ứng điện từ. Có rất nhiều cách phân loại về nó. Theo chức năng không phổ biến của nó, nó có thể được chia thành máy biến áp nguồn xung, máy biến áp tần số trung gian, máy biến áp kích hoạt, máy biến áp che chắn, v.v.
Máy biến áp là thiết bị điện có chức năng truyền năng lượng điện hoặc truyền tín hiệu từ mạch này sang mạch khác bằng nguyên lý cảm ứng điện từ. Nó là một thành phần quan trọng để truyền năng lượng điện hoặc truyền tín hiệu. Máy biến áp là thiết bị chuyển đổi điện áp xoay chiều, dòng điện và trở kháng. Khi dòng điện xoay chiều chạy qua cuộn sơ cấp, từ thông xoay chiều được tạo ra trong lõi sắt (hoặc lõi từ), do đó điện áp (hoặc dòng điện) được tạo ra trong cuộn thứ cấp. Máy biến áp gồm lõi sắt (hoặc lõi từ) và cuộn dây. Cuộn dây có từ hai cuộn dây trở lên, trong đó cuộn dây nối với nguồn điện gọi là cuộn sơ cấp, các cuộn dây còn lại gọi là cuộn thứ cấp.
1. Nhiệt độ cho phép
Khi máy biến áp chạy, cuộn dây và lõi sắt của nó tạo ra tổn hao đồng và tổn hao sắt. Những tổn thất này được chuyển thành nhiệt năng, khiến nhiệt độ của lõi sắt và cuộn dây của máy biến áp tăng lên. Nếu nhiệt độ vượt quá giá trị cho phép trong một thời gian dài, lớp cách nhiệt sẽ mất dần độ đàn hồi cơ học và tuổi thọ.
Nhiệt độ của từng bộ phận của máy biến áp là khác nhau trong quá trình vận hành. Nhiệt độ của cuộn dây là cao nhất, tiếp theo là nhiệt độ của lõi. Nhiệt độ của dầu cách điện thấp hơn nhiệt độ của cuộn dây và lõi. Nhiệt độ dầu phía trên của máy biến áp cao hơn nhiệt độ dầu phía dưới. Nhiệt độ cho phép trong quá trình vận hành máy biến áp được kiểm tra theo nhiệt độ dầu trên. Đối với máy biến áp cách điện loại A trong hoạt động bình thường, khi nhiệt độ không khí xung quanh lên tới 40 độ thì nhiệt độ vận hành giới hạn của cuộn dây máy biến áp là 105 độ. Vì nhiệt độ của cuộn dây cao hơn nhiệt độ dầu 10 độ nên để tránh suy giảm chất lượng dầu, nhiệt độ dầu phía trên của máy biến áp được quy định không được vượt quá 95 độ. Trong trường hợp bình thường, để tránh dầu cách điện bị oxy hóa quá mức, nhiệt độ dầu trên không được vượt quá 85 độ. Đối với máy biến áp sử dụng làm mát bằng nước tuần hoàn dầu cưỡng bức và làm mát bằng không khí, nhiệt độ dầu trên thường không được vượt quá 75 độ. (Giá trị tối đa cho phép của nhiệt độ dầu trên của máy biến áp này là 80 độ)
II. Tăng nhiệt độ cho phép
Chỉ giám sát nhiệt độ dầu trên trong quá trình vận hành máy biến áp không thể đảm bảo hoạt động an toàn của máy biến áp. Cũng cần theo dõi sự chênh lệch nhiệt độ giữa nhiệt độ dầu phía trên và không khí làm mát - tức là độ tăng nhiệt độ. Sự chênh lệch giữa nhiệt độ máy biến áp và nhiệt độ không khí xung quanh được gọi là độ tăng nhiệt độ máy biến áp. Đối với máy biến áp cách điện loại A, khi nhiệt độ môi trường xung quanh tối đa là 40 độ, tiêu chuẩn quốc gia quy định rằng mức tăng nhiệt độ cuộn dây là 65 độ và nhiệt độ dầu phía trên được phép tăng lên 55 độ. Miễn là mức tăng nhiệt độ của máy biến áp không vượt quá giá trị quy định, máy biến áp có thể được đảm bảo hoạt động an toàn trong tuổi thọ vận hành quy định dưới tải định mức. (Máy biến áp có thể hoạt động liên tục trong 20 năm với tải định mức trong quá trình vận hành bình thường)
III. Công suất hợp lý
Trong hoạt động bình thường, tải điện do máy biến áp chịu phải ở khoảng 75-90% công suất định mức của máy biến áp.
IV. Phạm vi hiện tại hợp lý
Dòng điện không cân bằng tối đa của máy biến áp hạ áp không được vượt quá 25% giá trị định mức; phạm vi cho phép thay đổi điện áp nguồn của máy biến áp là cộng hoặc trừ 5% điện áp định mức.
Nếu vượt quá phạm vi này, nên sử dụng công tắc nhấn để điều chỉnh điện áp đến phạm vi chỉ định. (Điều chỉnh nên được thực hiện khi mất điện) Việc điều chỉnh điện áp thường đạt được bằng cách thay đổi vị trí vòi của cuộn sơ cấp. Thiết bị kết nối và chuyển đổi vị trí vòi được gọi là bộ đổi vòi, nó điều chỉnh tỷ số biến đổi bằng cách thay đổi số vòng dây quấn cao áp của máy biến áp. Điện áp thấp không ảnh hưởng gì đến bản thân máy biến áp, chỉ làm giảm một phần công suất ra nhưng lại ảnh hưởng đến các thiết bị điện; điện áp tăng, từ thông tăng, lõi sắt bão hòa, tổn hao lõi sắt tăng, nhiệt độ máy biến áp tăng.
V. Quá tải
Quá tải được chia thành quá tải thông thường và quá tải do tai nạn. Quá tải thông thường là do mức tiêu thụ điện năng của người dùng tăng lên trong điều kiện nguồn điện bình thường. Nó sẽ làm tăng nhiệt độ của máy biến áp, khiến lớp cách điện của máy biến áp bị lão hóa nhanh hơn và giảm tuổi thọ sử dụng. Vì vậy, hoạt động quá tải thường không được phép. Trong trường hợp đặc biệt, máy biến áp có thể bị quá tải trong thời gian ngắn nhưng không được vượt quá 30% tải định mức vào mùa đông và 15% tải định mức vào mùa hè. Ngoài ra, khả năng quá tải của máy biến áp cần được xác định dựa trên độ tăng nhiệt của máy biến áp và quy định của nhà sản xuất.
Khi xảy ra sự cố trong hệ thống điện hoặc trạm biến áp của người sử dụng, để đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các thiết bị quan trọng, máy biến áp được phép vận hành quá tải trong một khoảng thời gian ngắn, tức là quá tải khi có sự cố. Sự cố quá tải sẽ khiến nhiệt độ cuộn dây vượt quá giá trị cho phép, do đó lớp cách điện sẽ già đi nhanh hơn trong điều kiện bình thường. Tuy nhiên, khả năng xảy ra tai nạn quá tải là rất nhỏ và nhìn chung máy biến áp không đủ tải nên quá tải trong thời gian ngắn sẽ làm hỏng lớp cách điện của máy biến áp. Thời gian và số lần xảy ra quá tải tai nạn phải thực hiện theo quy định của nhà sản xuất.