Ổn áp (AVR), Nguyên lý hoạt động và cấu tạo của Ổn Áp.

Máy ổn áp là gì?

Máy ôn áp là 1 thiết bị có chức năng ổn định nguồn điện khi hiệu điện thế bị tăng áp hoặc hạ áp, Ổn áp giúp điều hòa nguồn điện về 220V 1 pha hoặc 3 pha 380V luôn ở mức cố định với tỷ lệ sai số thấp. Ở Việt Nam hiện có 2 loại ổn áp chính đó là ổn áp 1 pha và ổn áp 3 pha.

Ổn áp cũng được gọi là bộ điều chỉnh điện áp tự động (AVR) . Chất ổn áp được ưu tiên cho các thiết bị điện đắt tiền và quý giá để bảo vệ chúng khỏi các dao động điện áp thấp / cao có hại. Một số thiết bị này là máy điều hòa không khí, máy in offset, thiết bị thí nghiệm, máy công nghiệp và thiết bị y tế.

Do có hiện tượng sụt áp (điện áp thấp hơn mức tiêu chuẩn 220V) hoặc tăng áp( điện áp cao hơn mức tiêu chuẩn 220V) trên mạng lưới điện gây hư hại cho các thiết bị điện nên cần phải sử dụng ổn áp để ổn định dòng điện, bảo vệ các thiết bị điện trong gia đình văn phòng, xí nghiệp…
Các thiết bị điện tại Việt Nam hầu hết đều sử dụng điện áp đầu vào là 220V, nếu như điện áp dòng điện quá nhỏ hơn so với mức 220V thì các thiết bị điện sẽ hoạt động không hết công suất, nếu kéo dài tình trạng trên các thiết bị điện rất mau hư hỏng. Còn nếu như dòng điện tăng áp đột ngột lớn hơn 220V thì sẽ làm cháy các thiết bị điện trong gia đình có thể gây hoả hoạn nếu không xử lý kịp thời.

Cấu taọ của ổn áp gồm 3 bộ phận chính.

  1. Biến áp xuyến: Lõi thép của máy ôn áp thường dạng hình xuyến tròn được làm từ vật liệu thép tổng hợp chống oxy hóa với độ từ tính cao có tác dụng truyền dẫn từ thông. Vật liệu để làm lõi thép máy biến áp là thép kỹ thuật điện định hướng có độ dày từ 0,35 đến 1mm được quấn thành hình xuyến sau đó đem đi ủ với nhiệt độ phù hợp có tác sẽ định hướng lại từ trường qoanh nó về 1 chiều cố định. Sau đó lõi thép này được bọc các lớp cách điện rồi quấn dây đồng qoanh nó. Tạo ra 1 cục biến áp tự ngẫu được gọi là biến áp xuyến có số vol nhất định theo tỷ lệ giữa lõi thép và số vòng dây được quấn qoanh nó.

Biến áp xuyến là cấu tạo quan trọng nhất của ổn áp, chất lượng ổn áp phụ thuộc vào chất lượng biến áp xuyến

  2. Hệ thống điều khiển của ổn áp

• Bo mạch điều khiển
• Hệ thống truyền động bao gồm các bánh răng, Moto DC 12V
• Chổi than quét trên mặt biến xuyến.

Bo điều khiển của ổn áp là dạng bo mạch so sánh, nguồn vào của bo ổn áp thường là 9V, 18V sẽ được lấy trực tiếp trên cục biến áp xuyến hoặc nguồn cách ly quấn trên biến áp. Nguồn điện đầu vào của ổn áp cũng là nguồn điện nuôi bo. Khi điện áp thay đổi thì nguồn nuôi bo cũng thay đổi theo, từ đó bo ổn áp sẽ cấp tín hiệu 12VDC ra cho moto DC làm cho quay chổi than trên biến áp xuyến.

  3. Vỏ máy, các đồng hồ báo vol, Ampe, Attomat đóng cắt, cọc đấu nối...

Nguyên lý hoạt động của ổn áp

Chúng được gọi đơn giản là bộ ổn định servo,Ổn áp ó sử dụng mô tơ servo để cho phép hiệu chỉnh điện áp. Với dạng ổn áp Servo thì Chúng chủ yếu được sử dụng cho độ chính xác điện áp đầu ra cao, thường là ± 5% với thay đổi điện áp đầu vào lên đến ± 50%. Hình dưới đây cho thấy mạch bên trong của bộ ổn định servo kết hợp động cơ servo, biến áp tự động (Biến áp xuyến)  trình điều khiển động cơ được hoạt động dựa theo mạch điều khiển là các thành phần thiết yếu.

Trong bộ ổn áp này, một đầu của máy biến áp tăng áp (Biến áp xuyến) được kết nối với  1 đầu 0V cố định của máy biến áp tự động, trong khi đầu còn lại được kết nối với chổi than di chuyển được điều khiển bởi mô tơ servo. Khi điện áp đầu vào thay đổi, Hệ thống bo mạch sẽ so sánh với điện của biến áp xuyến và điều khiển các chổi than về vị trí đúng với điện áp đầu vào. Điện áp đầu ra được lấy theo tỷ lệ số vòng dây được quấn trên biến áp,

Mạch điều khiển điện tử phát hiện sự sụt áp và tăng điện áp bằng cách so sánh đầu vào với nguồn điện áp tham chiếu tích hợp. Khi mạch tìm thấy lỗi, nó vận hành động cơ lần lượt di chuyển cánh tay trên bộ truyền tự động. Điều này có thể cung cấp nguồn chính cho máy biến áp tăng áp sao cho điện áp trên thứ cấp phải là đầu ra điện áp mong muốn. Hầu hết các bộ ổn định servo sử dụng vi điều khiển nhúng hoặc bộ xử lý cho mạch điều khiển để đạt được điều khiển thông minh.Các chất ổn định này có thể là loại cân bằng một pha, ba pha hoặc ba pha không cân bằng. Trong loại một pha, một động cơ servo được ghép nối với biến áp biến đổi đạt được hiệu chỉnh điện áp. Trong trường hợp loại cân bằng ba pha, động cơ servo được ghép với ba máy biến áp tự động sao cho đầu ra ổn định được cung cấp trong quá trình dao động bằng cách điều chỉnh đầu ra của máy biến áp. Trong một loại bộ ổn định servo không cân bằng, ba động cơ servo độc lập kết hợp với ba máy biến áp tự động và chúng có ba mạch điều khiển riêng biệt.

Nghe thì có vẻ khó hiểu nhưng nguyên lý hoạt động của ổn áp vô cùng đơn giản. Khi thấy điện áp ra bị thấp hay cao thì mạch điều khiển sẽ có lệnh cho mô tơ hoạt động. Quay thuận hoặc quay ngược để lấy điện áp ở vòng dây trên biến áp hình xuyến. Khi nào điện áp đầu ra đủ 220V thì mạch so sánh sẽ ra lệnh cho moto dừng lại.

Có nhiều ưu điểm khác nhau khi sử dụng bộ ổn định servo so với bộ ổn định loại rơle. Một số trong số này là tốc độ hiệu chỉnh cao hơn, độ chính xác cao của đầu ra ổn định, có khả năng chịu được dòng điện xâm nhập và độ tin cậy cao. Tuy nhiên, những điều này đòi hỏi phải bảo trì định kỳ do sự hiện diện của động cơ.