Giới thiệu về phân loại lõi máy biến áp

1. Loại tần số cao: Lõi Ferrite

Lõi Ferrite được sử dụng trong máy biến áp tần số cao. Chúng là nam châm gốm có cấu trúc tinh thể Spinel, bao gồm oxit sắt và các hợp chất kim loại hóa trị hai khác, chẳng hạn như kFe₂O₄ (trong đó 'k' đại diện cho các kim loại khác). Các kim loại hiện được sử dụng phổ biến bao gồm mangan (Mn), kẽm (Zn), niken (Ni), magie (Mg) và đồng (Cu).

Các kết hợp phổ biến bao gồm dãy mangan-kẽm (MnZn), dãy niken-kẽm (NiZn) và dãy magie-kẽm (MgZn). Những vật liệu này có đặc tính từ thấm và trở kháng cao, với dải tần hoạt động từ 1 kHz đến hơn 200 kHz.

2. Loại tần số thấp: Cán thép silicon

Tấm thép silicon được sử dụng trong máy biến áp tần số thấp. Chúng có nhiều loại khác nhau và có thể được phân loại theo hai cách chính:

• Theo quy trình sản xuất: A: Đã ủ (tấm đen) và N: Không ủ (tấm trắng).

• Theo hình dạng: lõi loại EI, loại UI, loại C và lõi vuông (loại miệng).

Tấm thép silic dạng vuông thường được sử dụng trong các máy biến áp công suất cao (thường trên 500–1000 W). Chúng cung cấp khả năng cách nhiệt tuyệt vời, tản nhiệt dễ dàng và đường dẫn từ ngắn. Một bộ bao gồm hai tấm thép silicon loại C được gọi là lõi loại CD. Đối với các máy biến áp điện được làm bằng lõi loại CD có cùng diện tích mặt cắt ngang, cửa sổ cao hơn sẽ cho phép định mức công suất lớn hơn. Vì các cuộn dây có thể được lắp đặt riêng biệt trên cả hai mặt của lõi nên tổng số vòng quay có thể được phân bổ trên hai suốt chỉ. Điều này làm giảm độ dài vòng quay trung bình trên mỗi suốt chỉ và giảm tổn thất đồng. Ngoài ra, cuộn hai cuộn dây đối xứng trên các suốt chỉ riêng biệt sẽ đạt được sự đối xứng hoàn hảo.

Một bộ bao gồm bốn tấm thép silicon loại C được gọi là lõi loại ED. Máy biến áp được chế tạo bằng lõi loại ED có cấu hình ngắn hơn, rộng hơn so với máy biến áp loại CD có cùng mức công suất. Do các cuộn dây được gắn ở giữa lõi bằng đường dẫn từ bên ngoài nên máy biến áp loại ED có độ rò rỉ từ thông thấp và nhiễu tối thiểu. Tuy nhiên, vì tất cả các cuộn dây đều được quấn trên một suốt chỉ dày hơn nên chiều dài vòng quay trung bình dài hơn, dẫn đến tổn thất đồng cao hơn.

Lõi loại C mang lại hiệu suất tuyệt vời, giúp máy biến áp trở nên nhỏ gọn, nhẹ và hiệu suất cao. Từ góc độ lắp ráp, lõi loại C yêu cầu rất ít thành phần và mang lại tính linh hoạt cao, dẫn đến hiệu quả sản xuất cao. Tuy nhiên, quy trình sản xuất tấm thép silicon loại C rất phức tạp và đòi hỏi thiết bị chuyên dụng, khiến chi phí sản xuất hiện tại của chúng tương đối cao.

Các tấm thép silicon loại E, còn được gọi là lõi loại vỏ, có ưu điểm chính là đặt cả cuộn sơ cấp và thứ cấp trên cùng một suốt chỉ, mang lại hệ số không gian cửa sổ cao (Hệ số không gian Km: tỷ lệ giữa diện tích mặt cắt thực của dây đồng và diện tích cửa sổ). Các tấm thép silicon tạo thành lớp vỏ bảo vệ xung quanh cuộn dây, ngăn ngừa hư hỏng cơ học. Chúng cũng cung cấp diện tích tản nhiệt lớn hơn và giảm bức xạ từ trường. Tuy nhiên, thiết kế này mang lại độ tự cảm rò rỉ từ sơ cấp đến thứ cấp cao hơn và độ nhạy cảm cao hơn với nhiễu từ trường bên ngoài. Hơn nữa, do chu vi cuộn dây trung bình dài hơn, máy biến áp loại EI cần nhiều dây đồng hơn cho cùng số vòng dây và diện tích mặt cắt lõi.

Độ dày phổ biến nhất của tấm thép silicon là 0,35 mm và 0,5 mm.

Có hai phương pháp lắp ráp tấm thép silicon: xen kẽ và cắt ngang. Phương pháp xen kẽ xen kẽ các lỗ mở của tờ giấy ở cả hai mặt. Phương pháp này tuy cồng kềnh nhưng giảm thiểu các khe hở và lực từ trở giữa các tấm, giúp tăng từ thông; do đó, nó được sử dụng rộng rãi trong các máy biến áp điện. Phương pháp húc thường được sử dụng trong các ứng dụng có dòng điện một chiều (DC). Để tránh bão hòa do DC gây ra, phải chừa một khoảng trống giữa các tấm. Trong phương pháp này, các mảnh chữ E và mảnh chữ I được đặt ở các phía đối diện nhau và khoảng cách giữa chúng có thể được điều chỉnh bằng cách sử dụng miếng chêm giấy.

3. Các loại cuộn dây

Lõi dạng cuộn được chia thành ba loại chính:
A. Lõi hình xuyến: Được chế tạo bằng cách xếp chồng các lớp mỏng hình chữ O hoặc cuộn các dải thép silicon. Việc cuộn các lõi này khá khó khăn.
B. Rod Core: Lõi từ hình que.
C. Drum Core: Lõi từ hình trống.