Vì sao máy biến áp có thể hút dòng lớn ngay lúc vừa đóng điện?
Khám phá mở rộng – Vật lý 12
Khi vừa đóng điện, trạng thái từ thông trong lõi biến áp có thể lệch xa chu kỳ ổn định và đưa lõi tới miền bão hòa, làm dòng từ hóa tăng mạnh trong một khoảng quá độ. Dòng ấy gọi là dòng xung kích từ hóa. Nó có thể xảy ra dù phía thứ cấp chưa cấp công suất cho một tải lớn.
Cuộn dây phải thiết lập từ thông
Điện áp trên cuộn liên hệ với tốc độ biến thiên từ thông. Khi bắt đầu cấp điện, diễn biến từ thông phụ thuộc không chỉ điện áp đang cao hay thấp tại đúng một khoảnh khắc, mà còn cách điện áp tác động theo thời gian sau đó.
Trong lõi có thể còn từ dư từ trạng thái trước. Kết hợp với thời điểm đóng điện, điều kiện ban đầu ấy có thể làm từ thông trong những chu kỳ đầu khác trạng thái đối xứng mà ta thường vẽ cho máy chạy ổn định.
Bão hòa làm quan hệ không còn đơn giản
Ở miền phù hợp, lõi giúp tạo từ thông với dòng từ hóa tương đối nhỏ. Khi tới miền bão hòa, tăng tác dụng từ không còn cho cùng mức tăng từ thông như trước; dòng cần thiết có thể tăng rất mạnh.
Vì vậy, dùng duy nhất mô hình biến áp lý tưởng với tỉ số điện áp theo số vòng dây sẽ bỏ qua một hiện tượng quan trọng lúc khởi đầu. Lõi thật không phải vật liệu có đáp ứng tuyến tính vô hạn.
Vì sao không phải lần nào cũng giống nhau?
Thời điểm đóng so với chu kỳ điện áp, từ dư, trở kháng nguồn và đặc tính máy đều ảnh hưởng. Không có một bội số dòng xung kích đúng cho mọi biến áp hoặc mọi lần bật.
Sau quá độ, dòng có thể trở về chế độ làm việc bình thường. Thiết bị bảo vệ và cách điều khiển đóng điện cần phân biệt miền vận hành được phép với sự cố, dựa trên thiết kế. Không thể chỉ thấy dòng ban đầu lớn rồi kết luận ngay máy bị ngắn mạch.
Một ví dụ trực giác là đưa một hệ vào nhịp từ một trạng thái ban đầu chưa khớp. Nhưng quá trình từ hóa phải được giải bằng điện từ và đặc tính lõi, không giống quán tính của một vật nặng được kéo chạy.
Hiểu lầm: điện áp xoay chiều qua điểm không thì mọi lần đóng đều chắc chắn êm nhất cho mọi máy. Cần xét tích lũy từ thông và điều kiện ban đầu.
Ghi nhớ: điện áp theo thời gian, từ dư, bão hòa và quá độ cùng quyết định dòng lúc đóng; tải ở thứ cấp chưa kể hết câu chuyện.
Đọc thêm
- Vì sao máy biến áp có thể phát tiếng ù dù không có bộ phận quay?
- Vì sao nhiều củ sạc nhỏ dùng biến áp làm việc ở tần số cao?