Nếu cuộn cảm mắc vào nguồn điện một chiều f 0 Hz thì cảm kháng của cuộn cảm có giá trị là
Cuộn cảm là gì? Tuy là linh kiện điện tử thụ động ít được thấy trên các mạch điện thông thường. Nhưng cuộn cảm là một linh kiện quan trọng trong một số mạch như: mạch lọc nguồn, mạch tạo dao động, và các mạch trong hệ thống âm thanh… Show
Cuộn cảm là gìCuộn cảm là một linh kiện điện tử thụ động có 2 cực, chúng lưu trữ năng lượng trong từ trường. Từ trường này được tạo ra do dòng điện chạy qua nó. Về cơ bản nó được tạo thành từ một cuộn dây bao quanh lõi. Mỗi cuộn dây là một cuộn cảm cơ bản. Sự thay đổi của dòng điện qua cuộn dây tạo ra một từ trường xung quanh nó. Từ trường này, theo luật Lenz, tạo ra một EMF trên cuộn dây ngược hướng với dòng điện đầu vào. Do đó, cuộn cảm kháng lại bất kỳ thay đổi nào trong dòng cấp. Cuộn cảm thuần là gìCuộn cảm thuần hay cuộn dây thuần cảm là cuộn dây lý tưởng, tức là cuộn dây có điện trở dây dẫn bằng 0. Cuộn cảm tiếng Anh là gìTrong tiếng Anh, cuộn cảm được gọi là Inductor. Chúng ta thường hay thấy từ này trong tài liệu máy biến áp chẳng hạn. Độ tự cảm là gì? Công thức tính cuộn cảmĐộ tự cảm hay từ dung là khả năng hoặc tính chất của cuộn cảm để tạo ra một suất điện động (emf hoặc điện áp) do sự thay đổi của dòng điện. Độ tự cảm là tỷ lệ của điện áp so với tốc độ thay đổi của dòng điện qua cuộn cảm. Một số trường hợp tính từ dung theo tính chất của dây như: Trong đó: Trong đó: Trong đó: Đơn vị đo cuộn cảmĐơn vị đo cuộn cảm hay nói chính xác hơn đơn vị tự cảm theo tiêu chuẩn SI là H, lấy từ tên của nhà khoa học người Mỹ, Joseph Henry. Đơn vị tự cảm SI là Henry được đặt theo tên của nhà khoa học người Mỹ Joseph Henry. 1 Henry là lượng điện cảm khi thay đổi dòng điện 1A mỗi giây trong một cuộn dây tạo ra EMF là 1V. Cuộn cảm có độ tự cảm thường dao động từ 1μH đến 20H.
Ký hiệu cuộn cảmCuộn cảm ký hiệu là gì? Sau đây chúng ta cùng tìm hiểu xem có bao nhiêu cách ký hiệu cho cuộn cảm các bạn nhé!
Nguyên lý làm việc của cuộn cảmTheo quy tắc điện từ, khi một dòng điện ổn định đi qua một dây dẫn thẳng, nó sẽ tạo ra một từ trường xung quanh nó. Độ mạnh của từ trường phụ thuộc vào dòng cấp. Nếu dòng điện qua dây dẫn bị thay đổi, từ trường cũng sẽ thay đổi. Từ trường này được tạo ra vuông góc với dây dẫn. Hướng của từ trường được tạo ra có thể xác định bằng quy tắc bàn tay phải. Cuộn tròn ngón tay của bạn như thể bạn đang giữ dây dẫn & chỉ ngón tay cái của bạn theo hướng của dòng điện. Ngón cái cho thấy hướng của dòng điện trong khi các ngón tay cong cho thấy hướng của từ trường xung quanh dây dẫn. Một cuộn cảm là một dây dẫn được bọc dưới dạng một cuộn dây. Một từ trường khác được tạo ra bằng cách thay đổi dòng điện đi qua nó. Từ trường thay đổi làm cho các đường từ cắt ngang qua một số dây dẫn, tạo ra EMF trong dây dẫn. Hiện tượng này được gọi là Tự cảm. Lực điện động này gây ra trong cuộn dây ngược hướng với dòng điện & kháng bất kỳ thay đổi nào trong dòng điện cấp. Tốc độ thay đổi của nguồn cấp càng cao, thì tốc độ thay đổi của từ trường càng cao & dòng điện cảm ứng đối lập càng mạnh. Nói một cách đơn giản, điện kháng (điện trở) của cuộn cảm tăng khi tần số tăng. Nó tăng đến mức chặn hoàn toàn dòng điện đầu vào. Vì vậy, một cuộn cảm chặn dòng điện xoay chiều trong khi nó hoạt động như ngắn mạch cho dòng điện một chiều. Các đại lượng đặc trưng cuộn cảmMột số đại lượng đặc trưng cho cuộn cảm như: Cảm kháng của cuộn cảm là gìCảm kháng của cuộn dây là đại lượng đặc trưng cho sự cản trở dòng điện của cuộn dây đối với dòng điện xoay chiều . Công thức tính cảm kháng: ZL = 2.3,14.f.L Trong đó :
Điện trở thuầnĐiện trở của một cuộn cảm cho dòng điện trực tiếp được gọi là điện trở thuần. Trong mạch, nó được mô phỏng như một điện trở nối tiếp riêng biệt với một cuộn cảm. Để đo điện trở thuần của một cuộn cảm, đặt điện áp DC và đo dòng điện qua nó. Sau đó tính toán điện trở bằng định luật Ohm cho điện áp và dòng điện đã cho. Nó thường là khoảng một vài ohms. Điện trở thuần của một cuộn cảm phụ thuộc vào chiều dài, diện tích mặt cắt ngang của dây được sử dụng. Nó thấp hơn cho cuộn cảm giá trị thấp, trong khi cao hơn cho cuộn cảm giá trị cao. Dòng điện bão hòaVề cơ bản, việc tăng dòng điện qua một cuộn dây quấn quanh lõi sắt từ làm tăng thông lượng được tạo ra trong nó. Tại một thời điểm nhất định, lõi trở nên bão hòa hoàn toàn & dòng điện sẽ không làm tăng thông lượng trong lõi. Vì vậy, dòng điện tại đó lõi trở nên bão hòa được gọi là dòng bão hòa của cuộn cảm. Vượt quá dòng bão hòa làm giảm tính thấm của lõi. Điều này dẫn đến việc giảm mạnh độ tự cảm của cuộn cảm. Việc giảm độ tự cảm ở dòng bão hòa là từ 10 đến 20%. Chỉ có vật liệu sắt từ mới có thể có từ thông bên trong chúng. Vì vậy, một cuộn cảm lõi không khí sẽ không có dòng bão hòa. Dung kháng là gìNhư chúng ta biết, có nhiều vòng trong cuộn dây của một cuộn cảm. Ở giữa mỗi vòng này, có một điện dung (chỉ trong AC, vì ở DC, cuộn dây ngắn). Bằng cách tăng tần số, phản ứng cảm ứng tăng & phản ứng điện dung giảm. Do đó các cuộn cảm hoạt động như một tụ điện. Để giảm điện dung, các vòng trong cuộn dây của cuộn cảm tần số cao được đặt cách xa nhau. Tần số cộng hưởngKhi có một điện dung giữa các vòng của cuộn dây. Điện dung này tạo ra một mạch LC song song. Bằng cách tăng tần số, có một điểm trong đó phản ứng cảm ứng bằng với phản ứng điện dung. Tần số này được gọi là tần số cộng hưởng. Cuộn cảm có trở kháng rất cao ở tần số cộng hưởng & xuất hiện dưới dạng mạch hở. Việc tăng tần số trên tần số cộng hưởng sẽ làm giảm điện kháng và cuộn cảm sẽ bắt đầu hoạt động giống như một tụ điện. Để tránh vấn đề này, cuộn cảm được sử dụng dưới tần số cộng hưởng của chúng. Cấu tạo cuộn cảmCấu tạo của cuộn cảm như một cuộn dây, chúng là những vòng dây được quấn từ dây đồng cách điện. Các cuộn dây có thể khác nhau về hình dạng, kích cỡ, vật liệu lõi và cũng có thể được bọc trong những vật liệu khác nhau. Tuỳ theo mục đích sử dụng mà chúng có cấu tạo số vòng dây, khoảng cách giữa các vòng quấn, lõi, kích thước…để sinh ra độ tự cảm đúng với yêu cầu của mạch điện. Cách mắc cuộn cảmChúng ta cùng tìm hiểu về 2 cách mắc cơ bản nhất của cuộn cảm trong các mạch điện. Tương tự như điện trở và tụ điện, các cuộn cảm cũng có: Cuộn cảm mắc song songKhi các cuộn dây mắc song song với nhau thì độ tự cảm hay từ dung sẽ giảm đi. Công thức tính cuộn cảm mắc song song: Khi mắc song song n cuộn dây cùng giá trị từ dung, tổng từ dung sẽ giảm gấp n lần Cuộn cảm mắc nối tiếpKhi mắc nối tiếp nhiều (n) cuộn dây lại với nhau, tổng từ dung sẽ tăng và bằng tổng của các từ dung Công thức tính cuộn cảm mắc nối tiếp: Lt = L1 + L2 +… + Ln Cuộn cảm có tác dụng gìTrong mạch điện tử, cuộn cảm là linh kiện điện tử có tác dụng:
Các loại cuộn cảmTrong thực tế, các cuộn cảm được phân loại thành:
Ngoài ra, cũng có nhiều cách phân loại cuộn cảm theo hình dáng, đặc tính, ứng dụng như: Các loại cuộn cảm dựa trên lõi của chúng:
Dựa trên thiết kế cốt lõi:
Các loại cuộn cảm dựa trên cách sử dụng của chúng
Ứng dụng của cuộn cảmCuộn cảm là linh kiện điện tử cùng với điện trở và tụ điện, được sử dụng rất nhiều trong các thiết bị điện, điện tử xung quanh chúng ta. Một số ứng dụng nổi bật của cuộn cảm mà chúng ta nên biết như: Cuộn cảm lọc nhiễuCuộn cảm cùng với điện trở và tụ điện có thể được sử dụng trong các bộ lọc tần số khác nhau như bộ lọc cao, thông thấp và bộ lọc loại bỏ băng tần. Chúng là các bộ lọc tần số được sử dụng để tách thành phần tần số không cần thiết khỏi tín hiệu. Cuộn cảm trong mạch điều chỉnh Cuộn cảm kết hợp với tụ điện được sử dụng trong mạch điều chỉnh trong đài phát thanh và truyền hình,.. để chọn kênh mong muốn. Cảm biến tiệm cậnCuộn cảm được sử dụng trong các cảm biến tiệm cận để phát hiện vật thể ở gần mà không có bất kỳ tiếp xúc vật lý nào. Dựa trên nguyên lý cuộn cảm tạo ra một từ trường xung quanh nó khi dòng điện chạy qua. Hoặc bất kỳ thay đổi nào trong từ trường gây ra một dòng điện cảm ứng trong cuộn cảm. Máy biến áp Một máy biến áp về cơ bản là hai cuộn cảm riêng biệt gần nhau với lõi chung sử dụng từ thông được tạo bởi một cuộn dây và tạo ra EMF trong cuộn dây kia thông qua cảm ứng lẫn nhau. Máy biến áp được sử dụng để tăng hoặc giảm điện áp trong truyền tải điện. Rơle điện từRơle điện từ là một công tắc điện tử có cuộn cảm tạo ra từ trường khi cuộn dây được cấp điện. Từ trường này kéo tiếp điểm cho phép dòng điện chạy qua. Động cơ cảm ứng Trong động cơ cảm ứng, rôto quay do từ trường được tạo ra bởi cuộn dây trên stato. Tốc độ rôto phụ thuộc vào từ trường quay, vào tần số cung cấp. Vì vậy, cách duy nhất để thay đổi tốc độ là thông qua việc sử dụng cuộn cảm. Bài viết đem đến cho các bạn thông tin về một trong số 3 linh kiện điện tử thụ động phổ biến nhất trong các thiết bị điện tử xung quanh chúng ta. Bài viết đem đến cho các bạn câu trả lời cho các câu hỏi:
Rất mong nhận được ý kiến đóng góp và những chia sẻ của các bạn. Cảm ơn! |