Tin tức
Cuộn cảm là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng của cuộn cảm
Cuộn cảm là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng cuộn cảm là gì? Cùng Dubai Electric tìm hiểu các câu trả lời trong bài viết dưới đây nhé!
Cuộn cảm là gì?
Theo Wikipedia thì cuộn cảm được định nghĩa như sau:
Cuộn cảm là một loại linh kiện điện tử thụ động tạo từ một dây dẫn điện với vài vòng quấn, sinh ra từ trường khi có dòng điện chạy qua. Cuộn cảm có một độ tự cảm L đo bằng đơn vị Henry.
Cuộn cảm thường được sử dụng trong các mạch điện để thực hiện các chức năng như lọc tần số, ổn định dòng điện, biến đổi điện áp, hay tạo ra từ trường trong các ứng dụng từ trường như trong các biến áp, máy phát điện, và thiết bị điện tử khác.
Phân loại cuộn cảm
Phân theo cấu tạo
Dựa vào cấu tạo và khuôn khổ phần mềm nhưng người ta phân chia cuộn cảm thành những loại chính sau: cuộn cảm âm tần, cuộn cảm trung tần và cuộn cảm cao tần.
Cuộn cảm cao tần và âm tần bao gồm 1 số vòng dây quấn lại thành nhiều vòng, dây quấn được sơn emay cách điện. Lõi cuộn dây có thể là ko khí, hoặc là nguyên liệu dẫn từ như Ferrite hay lõi thép kỹ thuật.
Phân theo hình dạng
Phân loại theo dạng hình ta có loại cắm và loại dán, phân loại theo cấu tạo ta có loại có lõi và loại ko lõi, phân loại theo phần mềm ta có cuộn cảm cao tần và âm tần. Tuy có nhiều loại mà tất cả các loại cuộn cảm đều mang thuộc tính chung của cuộn dây chạm màn hình điện từ.
Nguyên tắc hoạt động cuộn cảm
Đối với dòng điện 1 chiều (DC), dòng điện có cường độ và chiều ko đổi (tần số bằng 0). Cuộn dây hoạt động như 1 điện trở có điện kháng gần bằng ko hay nói khác hơn cuộn dây nối đoản mạch. Dòng điện trên cuộn dây sinh ra 1 từ trường (B) có cường độ và chiều ko đổi.
Lúc mắc điện xoay chiều (AC) với cuộn dây, dòng điện trên cuộn dây sinh ra 1 từ trường (B) biến thiên và 1 điện trường (E) biến thiên, mà luôn vuông góc với từ trường. Cảm kháng của cuộn dây dựa dẫm vào tần số của dòng xoay chiều.
Cuộn cảm L có đặc tính lọc nhiễu tốt cho các mạch nguồn DC có lẫn tạp nhiễu ở các tần số không giống nhau tùy vào đặc tính chi tiết của từng cuộn dây, giúp bình ổn dòng, phần mềm trong các mạch lọc tần số.
Tham số kỹ thuật
Lúc sử dụng cuộn cảm ta cần ân cần tới các tham số, hệ tự cảm, nội trở cuộn dây, bản lĩnh chịu dòng điện.
Hệ số tự cảm: là đại lượng đặc thù của cuộn dây lúc nó phục vụ với từ trường và điện trường. Đơn vị tính là Henry, viết tắt là (H)
Nội trở của cuộn dây: là trị giá điện trở của dây dẫn hình thành cuộn dây. Ký hiệu là (R). Trong ngành điện tử dân dụng các cuộn dây được sử dụng thường có hệ số tự cảm bé nên điện trở nội rất bé. Do ấy, các cuộn dây ko ghi trị giá nội trở (xem như nội trở bằng 0).
Bản lĩnh chịu đựng dòng điện: Lúc hoạt động sẽ có dòng điện đi qua cuộn dây. Nếu dòng điện đi qua cuộn dây quá béo sẽ làm đứt cuộn dây nên người ta quy định dòng điện cực đại của cuộn cảm.
Hiện tượng chạm màn hình điện từ – đặc thù của cuộn cảm
Định luật Faraday: Nếu có từ thông biến thiên qua cuộn dây thì 2 đầu cuộn dây sẽ sinh ra Suất điện động chạm màn hình. Suất điện động chạm màn hình tỉ lệ với vận tốc biến thiên của từ thông và số vòng quấn của cuộn cảm.
Các đại lượng đặc thù của cuộn cảm
Hệ số tự cảm (định luật Faraday)
Hệ số tự cảm là đại lượng đặc thù cho sức điện động chạm màn hình của cuộn dây lúc có dòng điện biến thiên chạy qua.
L = ( µr.4.3,14.n2.S.10-7 ) / l
Trong đó:
- L : là hệ số tự cảm của cuôn dây, đơn vị là Henrry (H)
- n : là số vòng dây của cuộn dây.
- l : là chiều dài của cuộn dây tính bằng mét (m)
- S : là thiết diện của lõi, tính bằng m2
- µr : là hệ số từ thẩm của nguyên liệu làm lõi .
Cảm kháng
Cảm kháng của cuộn dây là đại lượng đặc thù cho sự cản trở dòng điện của cuộn dây đối với dòng điện xoay chiều .
ZL = 2.314.f.L
Trong đó:
- ZL: là cảm kháng, đơn vị là Ω
- f : là tần số đơn vị là Hz
- L : là hệ số tự cảm , đơn vị là Henry
Điện trở thuần của cuộn dây
Điện trở thuần của cuộn dây là điện trở nhưng ta có thể đo được bằng đồng hồ vạn năng, thông thường cuộn dây có nhân phẩm tốt thì điện trở thuần phải kha khá bé so với cảm kháng, điện trở thuần còn gọi là điện trở hao tổn vì chính điện trở này sinh ra nhiệt lúc cuộn dây hoạt động.
Thuộc tính nạp, xả của cuộn cảm
Cuộn dây nạp năng lương : Lúc cho 1 dòng điện chạy qua cuộn dây, cuộn dây nạp 1 năng lượng dưới dạng từ trường được tính theo công thức
W = L.I2 / 2
Trong đó:
- W : năng lượng ( June )
- L : Hệ số tự cảm ( H )
- I : dòng điện.
Thuộc tính của cuộn cảm
Trong trường hợp trước nhất, mở công tắc, dòng điện I đi qua cuộn dây. Khi này, trong cuộn dây sẽ sinh ra từ trường. Lúc I tăng, các đường sức từ đi qua cuộn dây được nâng cao do ấy từ thông Φ cũng nâng cao. Sự biến thiên từ thông này sinh ra dòng điện chạm màn hình Ic1. Dòng điện chạm màn hình này sinh ra từ trường chạm màn hình có xu hướng chống lại nguyên cớ sinh ra nó. Nguyên cớ sinh ra nó là sự tăng thêm của từ thông Φ, do ấy chiều của từ trường chạm màn hình phải ngược chiều với từ trường do dòng điện I sinh ra. Vận dụng luật lệ bàn tay phải, ta có thân xác định được chiều của dòng điện chạm màn hình IC1. I tăng càng béo thì IC1 càng bé. Do ấy, trong mạch điện này thì dòng điện I sẽ đi qua cuộn dây rồi quay về nguồn nhưng ko đi qua LED bởi thế đèn ko sáng. Nhìn vào lược đồ sau:
Tiếp theo, lúc ta tắt công tắc, khiến cho I giảm dẫn tới các đường sức từ qua cuộn cảm giảm. Sự biến thiên từ thông này sinh ra dòng điện chạm màn hình IC2. Dòng điện chạm màn hình này có chiều chống lại nguyên cớ sinh ra nó. Nguyên cớ sinh ra nó là sự sụt giảm của từ thông, do ấy chiều của từ trường chạm màn hình phải cùng chiều với dòng điện I sinh ra. Vận dụng luật lệ bàn tay phải ta có thể tìm được chiều của dòng điện chạm màn hình IC2, đây chính là nguyên cớ khiến cho LED sáng sau ấy tắt.
Tính năng của cuộn cảm
Hiện tại, cuộn cảm được phần mềm rộng rải trong cuộc sống và có mặt gần như trên các mạch điện tử, thiết bị điện trong gia đình và công nghiệp.
Nam châm điện
Nam châm điện là phần mềm dễ dãi nhất của cuộn cảm, lúc có dòng điện đi qua cuộn dây sẽ hiện ra từ trường. Sử dụng 1 lỏi thép dễ dãi quấn cuộn cảm bên ngoài, cung ứng dòng điện thì sau ấy lỏi thép có thể hút được các kim khí khác. Nam châm điện cũng có trong các loại động cơ điện, các thiết bị trò chơi điện tử, tivi, micro, loa phát thanh.
Relay – còn được gọi là Rơ le
Được cấu tạo bởi 1 cuộn cảm và 1 cơ cấu cơ khí. Relay có 3 chân, chân NC, NO và chân trung Com. Lúc dòng điện chạy qua, sẽ có từ trường được sinh ra và cuộn cảm có bản lĩnh hút kim khí. Tầm thường chân NC và chân trung sẽ thông với nhau còn chân NO và châm trung thì ko thông với nhau. Lúc ta cấp điện cho Relay, 2 chân NC và chân trung sẽ ko thông nhưng chân NO và chân trung sẽ thông với nhau. Dòng điện chạy qua Relay làm đóng ngắt các điểm không giống nhau trên mạch điện nhưng dựa vào ấy người ta có thể sử dụng nó để điều khiển các thiết bị khác.
Bộ lọc thông
Phần mềm trong các bộ phân tần của loa điện, thông dụng nhất là bộ lọc thông tần thấp nhằm lọc âm thanh. Mạch điện này bao gồm 1 cuộn cảm L mắc nối liền với 1 điện trở R với thế nguồn dương VIN đi vào cuộn dây L và thế nguồn âm VOUT đi ra. Ta có,
XL= x L.
Trong đó:
- XL là điện ứng.
- L là độ tự cảm của cuộn dây.
- f là số Faraday hay cảm thán.
Cảm thán của cuộn cảm thì dựa dẫm vào tần số và lúc cảm thán này tiến đến hết sức thì XL cũng tiến đến hết sức. Lúc ấy dòng điện IL sẽ tiến dần về 0 và xãy ra hiện tượng hở mạch. Cuộn dây bị đứt, lúc ấy sẽ ko có dấu hiệu đi ra VOUT. Lúc f tiến về 0 thì XL cũng tiến về 0, lúc ấy IL tiến đến hết sức là nguyên cớ xãy ra hiện tượng ngắn mạch, dấu hiệu đi vào sẽ nhận được hoàn toàn ở đầu ra.
Cuộn cảm và mạch lọc tần số thấp
Mạch lọc tần số này là 1 phần mềm trong đời sống dể thấy nhất. Nó có trong các EQ bộ lọc âm thanh, lọc âm tần cho loa dùng IC. Dùng tác dụng chạm màn hình điện từ để lọc các Input và đưa ra Output cho âm thanh chân thật.
Cuộn cảm trong mạch lọc âm tần
Nguồn xung và lọc điện áp xung
Ở phần mềm nguồn xung thì ta có 2 loại là nguồn xung tăng áp và nguồn xung hạ áp. Nguồn xung này sẽ dùng tác dụng cản trở dòng điện xoay chiều và cho qua dòng điện 1 chiều của cuộn cảm liên kết với biến áp xung để hoạt động.
Ví thử ta có 1 nguồn điện 12V, làm thế nào để đưa nguồn điện này lên 100V?
Cuộn cảm sẽ giúp bạn làm việc này 1 cách dễ dãi. Nối mạch điện 12V đi qua 1 cuộn dây đồng quấn nhiều vòng, sau cuộn dây này thì ta cho đóng mở xuống đất bằng 1 công tắc. Mổi lúc công tắc đóng, mạch kín làm dòng điện chạy qua, công tắc nhả ra ngay lập tức -> cuộn dây phóng ra 1 xung điện. Đo xung điện, ta thấy biên độ xung điện béo hơn điện áp đưa vào, thậm chí biên độ lên tới 100V. Chỉnh sửa nhịp đóng ngắt của công tắc( chỉnh sửa về tần số) hoặc là chỉnh sửa độ rộng xung, lúc ta cho xung điện( có thể + hoặc -, thông thường là -) đi qua Diod xung, dùng tụ lọc để lọc xung điện (+) và chỉ lấy xung điện (-). Đưa qua 1 điện trở tải, đo điện áp 2 đầu điện trở tải. Ta có thể chỉnh sửa điện áp đầu ra của mạch bằng cách chỉnh sửa tần số( đóng ngắt của công tắc) hoặc chỉnh sửa điện áp hoặc chỉnh sửa độ rộng xung.
Cuộn cảm trong nguồn xung
Nguồn xung được sử dụng rất bình thường trong các thiết bị điện tử dân dụng như bếp từ, lò vi sóng, vv…
Máy biến áp
Cuộn cảm trong máy biến áp là 1 cuộn dây sơ cấp để đưa điện áp vào và 1 hay nhiều cuộn dây thứ cấp để đưa điện áp ra được quấn quanh lỏi biến áp, gần giống như trong nguồn xung, điểm dị biệt độc nhất vô nhị là cuộn dây trong máy biến áp thì được quấn rất nhiều vòng. Máy biến áp thì được dùng để chỉnh sửa hiệu điện thế, thường được gắn ở 2 đầu dây điện nhằm tăng hiệu điện thế hoặc giảm hiệu điện thế tùy theo nhu cầu đưa vào sử dụng. Muốn tăng điện thế đầu ra thì ta giảm số vòng dây đầu vào, muốn giảm điện thế đầu ra hoá ra tăng số vòng dây đầu vào lên.
Máy biến áp là 1 thiết bị quan trọng trong sản xuất và đời sống. Ở trạm biến áp, máy biến áp là chiếc máy quan trọng nhất giúp hạ điện áp từ đường dây cao áp 500kV để đưa về đường dây trung thế dọc đường nhưng ta thường thấy. Tuy nhiên, có những tủ điện dọc đường cũng chứa máy biến áp nhằm hạ dòng điện xuống mức người dân có thể sử dụng được. Máy biến áp còn được sử dụng trong sản xuống tóc đình, công nghiệp.
Motor
Cuộn cảm sử dụng trong tất cả các loại motor AC DC, để chuyển đổi điện năng thành cơ năng. Sử dụng 1 cuộn dây đồng quấn quanh trục quay của motor, nhờ vào hiện tượng chạm màn hình điện từ, lúc cung ứng nguồn điện sẽ tạo ra moment tạo điều kiện cho động cơ hoạt động được, truyền từ trục quay tới các thiết bị như băng tải hay trong máy bơm nước.
Tuy nhiên, cuộn cảm còn được phần mềm để làm mạch cảm biến kiểm soát đèn giao thông, vv…
Có thể bạn quan tâm:
