Hiện nay, có hai vật liệu chính để sản xuất lõi máy biến áp trên thế giới:thép silic và hợp kim vô định hình.
Tấm thép silic
Đây là vật liệu chính cho lõi máy biến áp, thường được xếp chồng với các tấm thép silic cán nóng hoặc cán nguội có hàm lượng silic cao. Tấm thép silic là một loại thép chứa silic với hàm lượng silic từ 0,8% đến 4,8%. Thép silic được sử dụng làm lõi của máy biến áp vì bản thân thép silic là một vật liệu từ có độ dẫn từ mạnh. Nó có thể tạo ra cường độ từ cảm lớn trong cuộn dây có dòng điện, do đó giảm kích thước của máy biến áp. Chất lượng của tấm thép silic thường được biểu thị bằng mật độ từ thông B. Các loại tấm thép silic khác nhau có mật độ từ thông khác nhau. Ví dụ, giá trị B của tấm sắt đen là 6000-8000, tấm silic thấp là 9000-11000, và tấm silic cao là 12000-16000. Để giảm tổn thất dòng điện xoáy, sơn cách điện sẽ được áp dụng giữa mỗi tấm thép silic để tạo thành một dây dẫn độc lập.
Vì máy biến áp sẽ tạo ra tổn thất dòng điện xoáy trong quá trình hoạt động, để giảm tổn thất dòng điện xoáy, lõi máy biến áp được xếp chồng với các tấm thép silic cách điện, để dòng điện xoáy đi qua một mặt cắt nhỏ hơn trong một vòng lặp hẹp để tăng điện trở trên đường đi của dòng điện xoáy; đồng thời, silic trong thép silic làm tăng điện trở suất của vật liệu, cũng đóng vai trò giảm dòng điện xoáy.
Tấm thép silic là một vật liệu thép điện đặc biệt với một loạt các ưu điểm như độ thấm từ cao, điện trở suất thấp, và tổn thất từ trễ thấp.
Đặc điểm của tấm thép silic
1.Bề mặt của tấm thép silic có một lớp oxit rất mỏng, có tính chống ăn mòn nhất định.
2.Tổn thất từ trễ của vật liệu tấm thép silic là tương đối nhỏ, không dễ sinh nhiệt, và sẽ không ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của thiết bị điện từ.
3.Vật liệu tấm thép silic dễ gia công và có thể được làm thành lõi sắt với các hình dạng và kích thước khác nhau bằng cách cắt, ép, v.v. Các đặc điểm chính của nó là: Thép silic có độ thấm từ cao, lực cưỡng chế thấp, điện trở suất lớn, tổn thất từ trễ nhỏ, và có thể giảm đáng kể mức độ sinh nhiệt.
Các hợp kim vô định hình
Các hợp kim vô định hình đã trở thành tâm điểm nghiên cứu và phát triển trong cộng đồng khoa học vật liệu trong và ngoài nước từ những năm 1980. Bởi vì nó có đặc điểm cấu trúc không ổn định với trật tự ngắn hạn và rối loạn dài hạn. Trong trạng thái rắn, không gian ba chiều của các nguyên tử của nó là không có trật tự về mặt hình học và vẫn tương đối ổn định trong một phạm vi nhiệt độ nhất định.
Về tính chất cơ học, nó có độ bền và độ cứng cực kỳ cao, nhưng mô đun đàn hồi thấp. Độ giãn dài của kính kim loại là nhỏ khi bị kéo (1,5%-2,5%), nhưng nó thể hiện tính dẻo cao khi bị nén và uốn cong, cho thấy rằng nó có độ dai tốt trong khi có độ bền cao.
Về tính chất vật lý, các hợp kim vô định hình thường có điện trở suất cao hơn và hệ số nhiệt độ của điện trở nhỏ hơn. Hợp kim vô định hình là một loại vật liệu mới với độ thấm từ nổi bật. Nó có cấu trúc tinh thể hoàn toàn khác biệt so với thép silic và thuận lợi hơn cho việc từ hóa và khử từ. Tổn thất sắt (tức là tổn thất không tải) của máy biến áp hợp kim vô định hình thấp hơn 70-80% so với máy biến áp truyền thống thường sử dụng thép silic làm lõi sắt. Khi tổn thất giảm, nhu cầu phát điện cũng giảm, và lượng khí thải nhà kính như carbon dioxide cũng giảm theo.
Đặc điểm của vật liệu hợp kim vô định hình
1.Độ dày của chip hợp kim vô định hình là cực kỳ mỏng.
2.Lõi sắt hợp kim vô định hình có mật độ từ bão hòa thấp.
3.Độ cứng của hợp kim vô định hình gấp 5 lần so với tấm thép silic.
4.Vật liệu lõi sắt hợp kim vô định hình rất nhạy cảm với ứng suất cơ học, và cả lực kéo và ứng suất uốn sẽ ảnh hưởng đến tính chất từ của nó.
5.Sự kéo dài miền từ của hợp kim vô định hình cao hơn khoảng 10% so với tấm thép silic, và không nên kẹp quá chặt. Các hợp kim vô định hình có đặc điểm là cường độ từ bão hòa cao, tổn thất thấp (tương đương 1/3~1/5 của tấm thép silic), lực cưỡng chế thấp, dòng điện kích thích thấp, và độ ổn định nhiệt tốt.
Về giá cả của máy biến áp làm từ hai vật liệu, giá của máy biến áp hợp kim vô định hình cao hơn nhiều so với máy biến áp tấm thép silic. Bởi vì đối với khách hàng, họ cần máy biến áp có hiệu suất cao hơn, và họ cần so sánh trong việc lựa chọn vật liệu.
