Biến áp lý tưởng là gì?
Biến áp lý tưởng là mô hình không tổn hao của một biến áp thực, trong đó toàn bộ từ thông móc vòng qua cả hai cuộn dây và không có điện trở, dòng rò hay tổn hao lõi. Với giả thiết này, công suất đầu vào bằng công suất đầu ra, còn điện áp và dòng điện chỉ phụ thuộc vào tỉ số số vòng dây trên mỗi cuộn. Công cụ này giải bài toán biến áp cơ bản để tìm điện áp thứ cấp, tỉ số vòng dây và dòng điện thứ cấp.
Cách sử dụng công cụ
Nhập điện áp sơ cấp (Vp), số vòng dây sơ cấp (Np) và số vòng dây thứ cấp (Ns). Bạn có thể nhập thêm dòng điện sơ cấp (Ip) để tính luôn dòng điện thứ cấp. Nhấn tính toán để xem điện áp thứ cấp, tỉ số vòng dây \(\frac{\text{Np}}{\text{Ns}}\) và dòng điện thứ cấp \(I_s\).
Giải thích công thức
Phương trình cơ bản là \(\frac{\text{Vp}}{\text{Vs}} = \frac{\text{Np}}{\text{Ns}} = \frac{I_s}{\text{Ip}}\). Điện áp biến đổi tỉ lệ thuận với số vòng dây: cuộn thứ cấp càng nhiều vòng thì điện áp càng cao (tăng áp), càng ít vòng thì điện áp càng thấp (giảm áp). Dòng điện lại biến đổi theo chiều ngược lại vì công suất (\(V \times I\)) được bảo toàn. Cụ thể:
$$V_s = \text{Vp} \cdot \frac{\text{Ns}}{\text{Np}}$$ và $$I_s = \text{Ip} \cdot \frac{\text{Np}}{\text{Ns}}$$
Ví dụ minh họa
Một nguồn 120 V cấp cho biến áp có \(\text{Np} = 100\) và \(\text{Ns} = 50\), dòng điện sơ cấp \(\text{Ip} = 2\ \text{A}\). Tỉ số vòng dây là \(\frac{100}{50} = 2\). Điện áp thứ cấp là $$120 \times \frac{50}{100} = 60\ \text{V}$$ (giảm áp). Dòng điện thứ cấp là $$2 \times \frac{100}{50} = 4\ \text{A}$$ Lưu ý rằng công suất sơ cấp \(120 \times 2 = 240\ \text{W}\) bằng đúng công suất thứ cấp \(60 \times 4 = 240\ \text{W}\), đúng như kỳ vọng đối với một biến áp lý tưởng.
Câu hỏi thường gặp
Công cụ này có dùng cho biến áp thực không? Nó dựa trên mô hình lý tưởng (không tổn hao). Biến áp thực có hiệu suất dưới 100% do tổn hao đồng và tổn hao lõi, nên công suất đầu ra thực tế sẽ thấp hơn một chút.
Tỉ số vòng dây có ý nghĩa gì? Tỉ số \(\frac{\text{Np}}{\text{Ns}}\) lớn hơn 1 nghĩa là biến áp giảm áp; nhỏ hơn 1 nghĩa là biến áp tăng áp.
Vì sao điện áp giảm thì dòng điện lại tăng? Vì công suất được bảo toàn: khi điện áp giảm đi bao nhiêu lần thì dòng điện tăng lên bấy nhiêu lần.
