Cuộn cảm là gì? Tìm hiểu cấu tạo, tính năng và ứng dụng của cuộn cảm

Cuộn cảm là gì? Tìm hiểu cấu tạo, tính năng và ứng dụng của cuộn cảm là chủ đề hôm nay pgdninhphuoc.edu.vn cùng bạn tìm hiểu. Hãy đọc thật kĩ bài viết sau để hiểu rõ hơn nhé.!

Cuộn cảm cùng với điện trở và tụ điện là những linh kiện điện tử thường được sử dụng trong các thiết bị điện và mạch điện tử. Tuy nhiên, không phải ai cũng hiểu rõ về thành phần quen thuộc này. Trong bài viết dưới đây chúng tôi sẽ đi sâu tìm hiểu cuộn cảm là gì, cấu tạo cũng như công dụng của nó để bạn đọc tham khảo.

một cuộn cảm là gì?

Cuộn cảm (cuộn dây từ, cuộn dây cảm ứng) là một linh kiện điện tử thụ động được cấu tạo từ một dây dẫn điện được quấn thành nhiều vòng, lõi của dây dẫn có thể là không khí hoặc vật liệu dẫn điện từ. Đặc biệt, khi dòng điện chạy qua, trong cuộn dây sẽ sinh ra từ trường. Đơn vị đặc trưng của cuộn cảm là hệ số tự cảm (hay điện dung) Henry, ký hiệu H, đơn vị đo cảm ứng điện L trong cuộn dây H.

Bạn có biết cuộn cảm là gì không?
Bạn có biết cuộn cảm là gì không?

cuộn cảm thuần là gì?

Cuộn cảm thuần hay còn gọi là cuộn dây thuần cảm, là một cuộn dây lý tưởng có điện trở dây dẫn bằng không.

Cuộn cảm ký hiệu là gì?

Giống như nhiều linh kiện điện tử khác, cuộn cảm được biểu diễn bằng đồ họa như sau:

Ký hiệu của cuộn cảm là gì?
Ký hiệu của cuộn cảm là gì?

Nguyên tắc làm việc của cuộn cảm

Đối với dòng điện một chiều (DC) có cường độ và hướng không đổi (tần số bằng không), cuộn dây hoạt động như một điện trở có điện kháng gần như bằng không hay nói cách khác, một cuộn dây nối ngắn mạch. Dòng điện trong cuộn dây sẽ sinh ra từ trường (B) có cường độ và hướng không đổi.

Khi nối dòng điện xoay chiều (AC) vào cuộn dây, dòng điện trong cuộn dây sẽ sinh ra từ trường (B) và điện trường (E), hai trường này biến thiên nhưng luôn vuông góc với từ trường. Lúc này hệ số tự cảm của cuộn dây phụ thuộc vào tần số của dòng điện xoay chiều.

Cuộn cảm L có tính năng lọc nhiễu tốt cho mạch điện một chiều và nhiễu ở các tần số khác nhau tùy theo đặc tính riêng của từng cuộn dây, giúp ổn định dòng điện, ứng dụng trong các mạch lọc tần số.

Các đại lượng đặc trưng của cuộn cảm

Hệ số tự cảm: đại lượng đặc trưng cho suất điện động do cuộn dây cảm ứng khi có dòng điện biến thiên chạy qua, được tính theo công thức:

L = (µr.4π.n2.S.10-7) / l

Trong đó:

  • L: điện cảm cuộn dây, đơn vị là Henry (H)
  • n: số vòng dây của cuộn dây.
  • l: chiều dài của cuộn dây (m)
  • S: tiết diện của lõi, tính bằng m2
  • µr: là hệ số từ thẩm của vật liệu lõi.

điện cảm: đại lượng đặc trưng cho điện trở của cuộn dây đối với dòng điện xoay chiều, có công thức:

ZL = 2πfL

Trong đó:

  • ZL: là độ tự cảm, đơn vị là
  • f: tần số dòng điện, đơn vị là Hz
  • L: điện cảm, đơn vị là Henry

Điện trở thuần của cuộn dây: điện trở có thể đo bằng đồng hồ vạn năng, thông thường nếu cuộn dây chất lượng tốt thì điện trở thuần phải tương đối nhỏ so với điện cảm, điện trở thuần còn được gọi là điện trở tổn thất vì nó sinh nhiệt khi cuộn dây hoạt động.

Tại sao một cuộn cảm chặn dòng điện tần số cao?

Sở dĩ cuộn cảm có thể chặn được dòng điện cao tần là do:

Theo công thức độ tự cảm của cuộn cảm ta có: ZL= 2πfL.

– Nếu là dòng điện một chiều (f = 0 Hz) thì lúc này ZL=0 Ω. Cuộn cảm không chặn dòng điện trực tiếp.

– Nếu là dòng điện cao tần có tần số f rất lớn thì ZL rất lớn nên cản trở dòng điện cao tần đi qua.

Làm thế nào để kết nối một cuộn cảm

Thông thường, có hai cách cơ bản nhất để kết nối cuộn cảm trong mạch điện. Đó là:

Cuộn cảm kết nối song song: từ vựng sẽ giảm

Cuộn cảm kết nối song song
Cuộn cảm kết nối song song

Công thức tính cuộn cảm song song:

1/L = 1/LĐầu tiên +1 / RẤT NHIỀU2 + … + 1/ LỖIN

trong đó L là tổng của điện cảm và LĐầu tiên, LỜI ĐỀ NGHỊ2NHIỀUN… là cuộn cảm riêng lẻ.

Cuộn cảm nối tiếp: tổng các từ nội dung sẽ tăng bằng tổng các từ nội dung

Dòng cuộn cảm
Dòng cuộn cảm

Công thức cuộn cảm sê-ri:

L = LĐầu tiên + LỖI2 + … + LỖIN

trong đó L là tổng của điện cảm và LĐầu tiên, LỜI ĐỀ NGHỊ2NHIỀUN… là cuộn cảm riêng lẻ.

Các loại cuộn cảm

Dựa vào cấu tạo, phạm vi ứng dụng mà cuộn cảm được chia thành 3 loại chính: cuộn cảm âm tần, cuộn cảm trung tần và cuộn cảm cao tần.

Cuộn cảm cao tần và âm tần bao gồm một số vòng dây, được sơn hoặc cách điện, quấn thành nhiều vòng. Lõi cuộn dây có thể là không khí, vật liệu dẫn điện như ferit hoặc lõi thép kỹ thuật.

Một số loại cuộn cảm thông dụng
Một số loại cuộn cảm thông dụng

Được phân loại theo hình dạng, chúng ta có cuộn cảm dạng cắm và dạng dính, và theo cấu trúc, chúng ta có cuộn cảm có lõi và không lõi. Mặc dù có nhiều loại nhưng tất cả các loại cuộn cảm đều có chung tính chất là cuộn cảm ứng điện từ.

Ứng dụng của cuộn cảm trong thực tế

Cuộn cảm được nhắc đến khá nhiều nhưng vẫn có nhiều người chưa biết cuộn cảm dùng để làm gì. Thực tế cuộn cảm có rất nhiều ứng dụng trong đời sống: như trong lọc nguồn, lọc nhiễu, trong ứng dụng cho các thiết bị âm thanh như loa, mic,… hay trong ứng dụng của rơ le, biến áp,…

Ứng dụng trong loa

Loa là ứng dụng của cuộn dây cảm ứng, được cấu tạo bởi một nam châm hình trụ có hai cực S, N lồng vào nhau sao cho cực N ở giữa và cực S ở xung quanh, tạo thành khe từ có từ trường khá tốt. mạnh giữa hai cực. Cuộn dây được gắn vào màng loa và đặt bên trong khe từ, màng loa được đỡ bằng các gân cao su mềm nên có thể dao động ra vào dễ dàng.

Cuộn cảm sử dụng trong loa
Cuộn cảm sử dụng trong loa

Khi cho dòng điện âm (dòng điện xoay chiều có tần số từ 20 Hz đến 20.000 Hz) chạy qua cuộn dây, cuộn dây sẽ sinh ra từ trường biến thiên và bị từ trường cố định của nam châm đẩy ra, đẩy vào. cho cuộn dây dao động => màng loa dao động và phát ra âm.

Ghi chú: Người dùng tuyệt đối không được đưa dòng điện một chiều vào loa, bởi dòng điện một chiều chỉ tạo ra một từ trường cố định. Cuộn dây của loa khi có dòng điện chạy qua nó chỉ lệch theo một chiều rồi dừng lại, sau đó dòng điện qua cuộn dây tăng mạnh (do không có điện áp cảm ứng theo chiều ngược lại) gây cháy cuộn dây.

Ứng dụng vi mô

Thực chất micro là một chiếc loa thu nhỏ, có cấu tạo khá giống với loa nhưng Micro có số vòng dây trên cuộn dây lớn hơn rất nhiều so với loa. Do đó, trở kháng của cuộn dây trên micro có thể lên đến khoảng 600Ω, trong khi trở kháng của loa chỉ dao động từ 4Ω ~ 16Ω). Ngoài ra, màng micro cũng rất mỏng dễ bị rung khi có âm thanh tác động. Trái ngược với loa là thiết bị chuyển đổi dòng điện thành âm thanh thì ngược lại, micro chuyển đổi âm thanh thành dòng điện có tần số âm thanh.

Ứng dụng trong sản xuất rơle (rơle)

Nguyên lý hoạt động của rơ le là biến đổi dòng điện thành từ trường thông qua cuộn dây, từ trường đó tạo thành lực cơ học, thông qua lực hút để thực hiện tác động cơ học như đóng mở công tắc (tiếp theo). điểm), chu kỳ đóng mở của một thiết bị tự động…

Ứng dụng của cuộn cảm trong sản xuất rơle (rơ le)
Ứng dụng của cuộn cảm trong sản xuất rơle (rơle)

Ứng dụng trong sản xuất máy biến áp

Máy biến áp là thiết bị có chức năng biến đổi điện áp xoay chiều, gồm một cuộn sơ cấp (đặt điện áp vào) và một hoặc nhiều cuộn thứ cấp (lấy điện áp ra để sử dụng) quấn trên một cuộn dây. Lõi từ có thể là lá thép hoặc lõi ferit.

Công suất làm việc của máy biến áp phụ thuộc vào tiết diện của lõi từ, và tần số của dòng điện xoay chiều, tần số của máy biến áp càng cao thì công suất càng lớn.

Máy biến áp được chia làm 3 loại chính: máy biến áp nguồn, máy biến áp cao tần và máy biến áp âm tần.

  • Máy biến áp: Cung cấp điện áp xoay chiều cho các mạch điện có kích thước từ nhỏ đến lớn, dùng trong các trạm biến áp, có tác dụng cách ly các linh kiện với nguồn điện áp cao.
  • máy biến áp tần số cao: Thường dùng trong máy thu phát Radio, lõi có thể là lõi sắt hoặc lõi không khí, tuy nhiên nhược điểm của lõi không khí là phần lớn đường cảm ứng từ đi ra ngoài, điều này ảnh hưởng đến đặc tính của máy biến áp.
  • Máy biến áp âm thanh: Dải tần làm việc thường nằm trong khoảng 20Hz-20kHz, thực hiện phối hợp trở kháng (hạn chế tối đa các thành phần cảm ứng trong mạch). Tuy nhiên loại máy biến áp này có kích thước và trọng lượng lớn nên ngày càng ít được sử dụng.

Cách đo cuộn cảm

Trên thị trường hiện nay có một số dòng thiết bị đo điện cảm như máy đo điện dung hay chức năng đo điện cảm của đồng hồ vạn năng.

Nếu đồng hồ vạn năng có chức năng này, nó sẽ có ký hiệu “L” hoặc “H” trên thân đồng hồ.

Để đo điện cảm với thiết bị này, chỉ cần xoay núm chọn máy đo sang chức năng đo điện cảm và đưa đầu đo qua các chân của cuộn cảm.

Tuy nhiên, máy đo điện cảm vẫn là sự lựa chọn tốt nhất vì độ chính xác và tốc độ của nó.

Cách đo cuộn cảm
Cách đo cuộn cảm

Cách đọc giá trị cuộn cảm

Để chọn đúng cuộn cảm cần sử dụng, điều quan trọng là bạn phải biết cách đọc các thông số. Hầu hết các cuộn cảm có giá trị điện cảm danh nghĩa trong phạm vi Micro-Henry hoặc Milli-Henry. Ngoài giá trị điện cảm, một thông số quan trọng khác được ghi nhận trên hầu hết các cuộn cảm là dung sai.

Để đọc các giá trị này, kỹ sư nên tham khảo bảng dữ liệu do nhà sản xuất cụ thể cung cấp. Các nhà sản xuất thường có hệ thống mã màu và số để mã hóa giá trị danh định và dung sai của cuộn cảm. Bạn chỉ cần so sánh ký hiệu, màu sắc với giá trị là có thể tìm đúng cuộn cảm cần tìm.

Bảng quy ước màu cuộn cảm
Bảng quy ước màu cuộn cảm

Trên đây là những chia sẻ của chúng tôi để giải đáp thắc mắc cuộn cảm là gì, cuộn cảm có tác dụng gì. Hi vọng bạn đọc đã có thêm những thông tin hữu ích về thiết bị điện này để có thể sử dụng nó một cách tốt nhất.


Danh Mục: Là Gì

Leave a Comment