Máy biến áp Amorphous: Công dụng, cấu tạo, ưu nhược điểm

Tin Trung

• Tin tức
• Th3 13, 2025
• 522 lượt xem

Vật liệu Amorphous có ít tổn thất cốt lõi, là vật liệu thay thế tốt cho thép silic khi sản xuất máy biến áp phân phối. Máy biến áp Amorphous giúp tiết kiệm điện năng, bảo vệ môi trường hiệu quả. Tổng hợp kiến thức về biến áp Amorphous được BTB Electric đề cập trong bài viết dưới đây.

Máy biến áp Amorphous là gì?

Máy biến áp Amorphous (AMT) là dòng máy biến áp tiết kiệm điện năng, lắp đặt trên hệ thống truyền tải điện. Lõi từ của máy biến áp này được làm từ kim loại sắt từ vô định hình. Vật liệu điển hình được sử dụng là hợp kim của sắt với bo, silic và photpho được cán mỏng và làm nguội nhanh chóng sau khi nóng chảy để ngăn kim loại kết tinh. So với thép thông thường (thép CRGO – thép silicon), thép vô định hình chỉ mỏng khoảng 25µm so với 0,25 mm tới 0,35 mm.

Sự đông đặc kim loại nhanh chóng với tốc độ 106K/s khiến kim loại bị thủy tinh hóa với cấu trúc nguyên tử vô định hình. Do vậy, thép vô định hình có độ nhiễm từ cao, lực kháng từ thấp, khả năng chịu nhiệt cao, có cảm ứng bão hòa thấp hơn và thường có độ ma sát từ cao hơn thép điện sắt-silic kết tinh trong máy biến áp thông thường. Tuy nhiên nhược điểm của loại vật liệu này là giòn, cứng gấp 4 lần thép thường nên dễ gãy và khó khắc phục.

Cấu tạo biến áp Amorphous

Máy biến áp Amorphous được cấu tạo tương tự các dòng máy biến áp thông thường, điểm khác biệt lớn nhất nằm ở vật liệu làm lõi thép. Mạch từ gồm các cuộn được ráp sẵn 1 pha, ủ trong nhiệt độ 3500 độ C. Trong biến áp AMT, các cuộn dây có cấu tạo hình chữ nhật bao quanh lõi thép. Thiết diện này của mạch từ có khả năng chống ứng suất ngắn mạch. Mạch từ lắp đặt xong sẽ cứng, hoạt động như 1 giá đỡ cơ học cho các phần tử khác trong máy biến áp.

Lõi thép vô định hình rất mỏng nên cần có quy trình ngăn mảnh vụn lõi khi hoạt động:

• Phủ lớp epoxy lên 2 mặt lõi ngoại trừ vị trí mở cuộn dây. Các lớp lõi riêng lẻ trở thành 1 khối liền vững chắc, giữ nguyên vị trí. Các tấm thép CRGO được bọc phần lắp ráp lõi để tăng độ bền cơ học.
• Đặt lớp cách điện FRP (nhựa composite) giữa cuộn hạ áp và lõi để giảm lực lên cuộn lõi khi vận hành máy biến áp. 

Quy trình sản xuất máy biến áp Amorphous

Các bước cơ bản khi sản xuất máy biến áp Amorphous như sau:

• Bước 1: Cuốn các cuộn dây đồng (bao gồm lõi sơ cấp và thứ cấp) tương ứng với công suất và chỉ số kỹ thuật theo thiết kế. Song song với đó là uốn các lá thép vô định hình để ghép thành khối cho lõi từ. Sau đó chế tạo thùng máy biến áp AMT.
• Bước 2: Đấu nối mạch dây đồng với thanh cái, để đầu ra chờ.
• Bước 3: Ghép thủ công các lá thép vô định hình để ôm chặt lõi đồng, hình dáng dựa trên cuộn dây đã thành hình.
• Bước 4: Kẹp chặt lá thép vô định hình với cuộn đồng.
• Bước 5: Sấy lõi đồng.
• Bước 6: Đặt lõi vào trong thùng chứa máy biến áp, sau đó hút chân không, lọc bỏ bụi và hơi ẩm. Sau đó đấu nối hoàn chỉnh các mạch điện vào – ra. Cuối cùng bơm dầu làm mát và trong MBA, thử nghiệm lên hệ thống.

Thay vì cắt thép silic như thông thường, với máy biến áp Amorphous sẽ uốn lá thép thành khối. Mặt khác việc đấu nối dây diễn ra ngay sau khi uốn lá thép.

Khi sản xuất máy biến áp AMT, vị trí các lõi có khoang ngăn riêng biệt. Khi có mảnh vụn hình thành sẽ được thu thập trong các ngăn chứa và không trôi trong dầu làm mát.

Tổng chi phí khi sản xuất máy biến áp Amorphous cao hơn máy biến áp thông thường 20 – 30% do những yêu cầu đặt biệt về vật liệu lõi và kết cấu khoang chứa.

Ưu điểm của máy biến áp Amorphous

Máy biến áp Amorphous đang trở thành xu hướng sử dụng tại Việt Nam cùng như nhiều quốc gia tiên tiến trên thế giới nhờ các ưu điểm:

• Ưu điểm đầu tiên của biến áp Amorphous là tổn hao không tải chỉ bằng chưa tới 1/2 tổn hao không tải của biến áp thông thường có cùng công suất. 
• Ưu điểm thứ hai của biến áp AMT là lượng nhiệt sinh ra khi vận hành thấp hơn biến áp CRGO do tổn hao không tải thấp.
• Ưu điểm thứ ba của biến áp AMT là độ dung sai sóng hài thấp hơn biến áp thông thường. Do đó máy biến áp Amorphous rất phù hợp lắp đặt tại các nhà máy điện mặt trời để kiểm soát biến động sóng hài.
• Ưu điểm cuối cùng của biến áp Amorphous là khả năng phát thải khí CO2 chỉ bằng khoảng 1 nửa so với biến áp CRGO. Với xu thế công nghiệp xanh, giảm phát thải, thuế tín chỉ carbon thì dòng máy biến áp này là lựa chọn lý tưởng cho các quốc gia hướng tới phát triển xanh bền vững.

Xem thêm: Máy biến áp khô: Đặc điểm chi tiết và ứng dụng

Nhược điểm của máy biến áp Amorphous

Ngoài những ưu điểm khi vận hành, máy biến áp Amorphous cũng có nhiều nhược điểm khi so sánh với biến áp truyền thống:

• Giới hạn công suất tối đa tại ngưỡng 10MVA do công nghệ sản xuất hiện tại chỉ cho phép độ rộng lá thép vô định hình tối đa 213,4 mm. Trong khi đó, lá thép cán nguội trong máy biến áp thường có chiều rộng lên tới 1000 mm.
• Kích thước biến áp AMT lớn hơn biến áp CRGO do cần khối lượng đồng lớn hơn cho lá thép vô định hình. Bên cạnh đó bên trong máy AMT yêu cầu tới 5 trụ thép, lớn hơn máy CRGO với chỉ 3 trụ.
• Chi phí đầu tư ban đầu cao hơn khoảng 1.2 – 1.4 lần máy biến áp thông thường cùng công suất do 3 yếu tố: sản xuất vật liệu thép vô định hình khó khăn hơn thép silicon; sử dụng lượng đồng cao hơn; vỏ máy biến áp lớn hơn.
• Khả năng chịu tải kém do biến áp Amorphous hoạt động hiệu quả ở mức tải 80%. Trong khi đó giới hạn chịu tải của máy biến thông thường lên đến 120% công suất.
• Khả năng chịu ngắn mạch kém do đặc trưng các cuộn dây quấn theo hình chữ nhật thay vì hình tròn, giảm khả năng phân bổ lực.
• Tạo tiếng ồn lớn khi hoạt động do tính liên kết của lõi thép vô định hình khá lỏng lẻo, khoảng trống giữa các lá thép lớn.
• Chi phí bảo trì cao và khó sửa chữa do đặc tính sản sinh nhiều mảnh vụn trong lõi từ giảm khả năng cách điện của dầu làm mát và lõi từ vô định hình dễ bị hư hỏng hoàn toàn khi có sự cố, buộc phải loại bỏ.
• Tuổi thọ thấp hơn biến áp CRGO do cần vận hành ở mức công suất ổn định nhưng đặc tính công suất tải tiêu thụ có khung giờ cao điểm – thấp điểm. Theo kinh nghiệm từ Indonesia, tuổi thọ biến áp AMT trong khoảng 20 năm nếu vận hành dưới 65% công suất và khoảng 14 năm nếu vận hành 65% – 75% công suất. Trong khi đó, tuổi thọ bình quân của máy biến áp CRGO cùng công suất khoảng 20 – 25 năm.

Xem thêm: Máy biến áp dầu: Cấu tạo, ứng dụng, cách phân biệt

Ứng dụng của biến áp Amorphous

Máy biến áp Amorphous chủ yếu được dùng làm máy biến áp phân phối hoặc truyền tải lưới điện có công suất trong khoảng 50 – 1000 kVA. Dòng biến áp này chạy 24/24 ở hệ số tải thấp. Nhìn chung tổn thất không tải của AMT chiếm phần đáng kể trong toàn bộ tổn thất của mạng lưới phân phối điện. Ngoài ra, vật liệu thép vô định hình cũng được sử dụng nhiều trong các động cơ điện chuyên dụng, hoạt động ở tần số cao từ 350Hz.

Cho dù có nhiều nhược điểm hơn hẳn các ưu điểm khi so sánh với máy biến áp silicon thông thường nhưng máy biến áp Amorphous vẫn được sử dụng nhiều do khả năng giảm phát thải CO2. Tuy nhiên do chi phí lâu dài cao hơn biến áp thông thường, các quốc gia trên thế giới chỉ đang sử dụng loại biến áp này ở quy mô nhỏ.

Tham khảo thêm các loại máy biến áp khác tại: https://btb-electric.com/vi/tin-tuc/kien-thuc-nganh/kien-thuc-tram-bien-ap/