Máy Biến Áp 3 Pha: Cấu Tạo, Nguyên Lý, Phân Loại & Ứng

Máy biến áp 3 pha (hay máy biến thế 3 pha) là một thiết bị điện từ tĩnh không thể thiếu trong các hệ thống truyền tải và phân phối điện năng. Chúng được chế tạo để truyền tải năng lượng hoặc tín hiệu điện xoay chiều giữa các mạch điện thông qua hiện tượng cảm ứng điện từ của Faraday.

Khác với máy biến áp 1 pha thường dùng trong dân dụng, máy 3 pha có cấu tạo gồm 3 cuộn sơ cấp và 3 cuộn thứ cấp, được thiết kế để hoạt động với hệ thống điện 3 pha cân bằng. Thiết bị này chủ yếu được sử dụng trong điện công nghiệp để tạo, truyền tải và phân phối điện năng. Chúng được lắp đặt tại các nơi tiêu thụ điện lớn như nhà máy, cao ốc, bệnh viện và các trạm biến áp.

Cấu tạo của máy biến áp 3 pha

Máy biến áp 3 pha có cấu tạo phức tạp hơn máy 1 pha để đáp ứng yêu cầu vận hành trong lưới điện công suất lớn. Các thành phần chính bao gồm: lõi thép, dây quấn 3 pha và vỏ máy.

1. Lõi thép (Lõi từ)

Đây là thành phần chính để dẫn từ trường. Lõi thép có 3 trụ từ (trụ quấn dây) và gông từ để khép kín mạch từ. Nó được làm từ nhiều lá thép kỹ thuật điện (ví dụ: tôn silic) cán nguội, được phủ sơn cách điện ở cả hai mặt.

Các lá thép này được ghép lại với nhau thành trụ để giảm tổn hao do dòng điện xoáy (dòng Foucault) gây ra. Vật liệu lõi thép phải có tính từ thẩm cao để đảm bảo từ trường biến thiên tập trung chủ yếu trong lõi.

2. Dây quấn (Cuộn dây)

Máy biến áp 3 pha có 6 cuộn dây đồng (hoặc nhôm) được bọc cách điện và quấn quanh các trụ từ. Trong đó, 3 cuộn nhận điện năng vào (sơ cấp) và 3 cuộn truyền điện năng ra (thứ cấp).

• Các kiểu quấn dây phổ biến: Kiểu hình trụ cho cả cao áp/hạ áp, kiểu xoắn cho cuộn hạ áp nhiều sợi, hoặc kiểu xoáy ốc liên tục.
• Vật liệu: Thường là đồng để đảm bảo dẫn điện tốt, giảm tổn hao và tăng độ bền.

3. Vỏ máy

Vỏ máy có chức năng bảo vệ các thành phần bên trong (lõi thép, dây quấn) và duy trì tuổi thọ thiết bị. Tùy thuộc vào loại máy, vỏ có thể làm từ nhựa, sắt hoặc thép.

Đối với máy biến áp dầu, vỏ máy còn là thùng chứa dầu cách điện và tản nhiệt. Việc kiểm tra dầu là rất quan trọng, vì các dấu hiệu hỏng dầu máy biến áp có thể là chỉ báo sớm cho các sự cố nghiêm trọng.

Nguyên lý hoạt động của máy biến áp ba pha

Nguyên lý hoạt động của máy biến áp 3 pha hoàn toàn dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ (Định luật Faraday):

1. Khi một điện áp xoay chiều (U1) được đặt vào ba cuộn dây sơ cấp (N1), nó sẽ tạo ra một dòng điện sơ cấp.
2. Dòng điện này sinh ra một từ thông biến thiên trong lõi thép.
3. Do mạch từ khép kín, từ thông này đi xuyên qua cả ba cuộn dây thứ cấp (N2), cảm ứng ra một sức điện động (điện áp thứ cấp U2).

Tỷ lệ biến đổi điện áp trực tiếp bằng tỷ lệ số vòng dây: U₁ / U₂ ≈ N₁ / N₂.

Trong một hệ thống 3 pha cân bằng, từ thông của các pha chia sẻ lẫn nhau trong lõi mà không làm thay đổi tần số của dòng điện, đồng thời giúp tối ưu hệ số công suất (Cos φ) của toàn hệ thống.

Các loại máy biến áp 3 pha phổ biến

Máy biến áp 3 pha được phân loại dựa trên nhiều yếu tố như môi trường làm mát, cấu tạo lõi, hoặc mục đích sử dụng. Dưới đây là các loại phổ biến nhất:

a. Máy biến áp ba pha kiểu kín

Loại máy này được làm mát qua các cánh tản nhiệt tự giãn nở. Khi nhiệt độ dầu tăng lên trong quá trình vận hành, dầu sẽ giãn nở và các cánh tản nhiệt cũng nở ra, tăng diện tích tiếp xúc với không khí để làm mát. Đây là loại rất thông dụng, chi tiết có thể xem tại bài viết máy biến áp 3 pha kiểu kín.

b. Máy biến áp ba pha kiểu hở (có bình dầu phụ)

Loại này sử dụng một bình dầu phụ được lắp đặt bên trên thùng chính. Chu trình làm mát diễn ra qua các cánh tản nhiệt dạng nan quạt. Bình dầu phụ giúp bù đắp sự giãn nở của dầu khi nhiệt độ thay đổi. Với loại máy này, dịch vụ lọc dầu máy biến áp định kỳ là cực kỳ cần thiết để duy trì hiệu suất và an toàn.

c. Máy biến áp ba pha kiểu khô

Đây là loại máy không sử dụng dầu cách điện. Các cuộn dây được bọc trong nhựa epoxy và làm mát trực tiếp bằng không khí (tự nhiên hoặc cưỡng bức bằng quạt). Máy biến áp khô khắc phục các nhược điểm của máy dầu (cháy nổ, ô nhiễm) và thường được dùng ở môi trường ẩm cao (>95%), nhiệt độ thấp, hoặc nơi yêu cầu an toàn cháy nổ tuyệt đối.

d. Các loại máy biến áp ba pha khác

• Máy Biến Áp Tự Ngẫu: Có cuộn sơ cấp và thứ cấp ghép nối điện với nhau, cho phép tự động đảo chiều dòng điện.
• Máy Biến Áp Cách Ly: Tạo ra sự cách ly hoàn toàn về điện giữa cuộn sơ cấp và thứ cấp, giúp giảm rủi ro giật điện và tăng cường an toàn, thường dùng trong y tế hoặc các hệ thống điện tử nhạy cảm.

Ứng dụng của máy biến áp 3 pha

Máy biến áp 3 pha là trụ cột của hệ thống điện hiện đại:

• Cung cấp điện năng cho Công nghiệp: Chuyển đổi điện áp cao/trung thế xuống hạ thế để cấp cho tải lớn như động cơ, lò nung.
• Hệ thống điện trong Xây dựng: Cung cấp điện ổn định cho các tòa nhà cao ốc, chung cư, bệnh viện, thường đi kèm các tủ điện phân phối.
• Trạm Biến Áp và Lưới Điện: Chuyển đổi điện áp giữa các cấp điện áp lưới điện truyền tải (cao thế, trung thế, hạ thế) để phân phối từ nhà máy điện đến nơi tiêu thụ. Quá trình này đòi hỏi quy định bảo dưỡng trạm biến áp nghiêm ngặt.
• Năng lượng tái tạo: Dùng để kết nối các nhà máy điện gió, điện mặt trời vào lưới điện quốc gia.
• Ngành đặc thù: Cung cấp nguồn điện ổn định, an toàn cho ngành dầu khí, hóa chất, hệ thống vận tải (đường sắt), sân bay, và nhà ga.

Dịch vụ bảo trì và Bảng giá máy biến áp 3 pha

Bảng giá máy biến áp 3 pha rất đa dạng, phụ thuộc vào công suất (kVA), loại máy (dầu, khô), vật liệu (đồng, nhôm) và nhà sản xuất. Dưới đây là bảng giá tham khảo trên thị trường (cập nhật T11/2025):

*Lưu ý: Bảng giá chỉ mang tính chất tham khảo. Vui lòng liên hệ nhà cung cấp để có báo giá chính xác.*

Do máy biến áp là tài sản giá trị lớn và vận hành liên tục, việc bảo trì là tối quan trọng. Tại KTH Electric, chúng tôi không chỉ cung cấp kiến thức chuyên sâu mà còn mang đến các dịch vụ kỹ thuật điện hàng đầu, bao gồm:

• Dịch vụ bảo trì máy biến áp
• Dịch vụ bảo trì trạm biến áp
• Dịch vụ bảo trì hệ thống điện

Nếu bạn cần tư vấn chọn lựa, lắp đặt hoặc bảo trì máy biến áp 3 pha, hãy liên hệ ngay với đội ngũ kỹ sư của KTH Electric để được hỗ trợ chuyên nghiệp nhất.