Tìm hiểu cuộn cảm là gì, ký hiệu, đơn vị, tính chất của cuộn cảm và ứng dụng trong thực tế
Cuộn cảm là gì
Cuộn cảm là một thiết bị với lõi là vật liệu dẫn từ như ferrit, lõi thép kỹ thuật hoặc không khí được quấn thành nhiều vòng bởi một cuộn dây dẫn được sơn emay cách điện, sử dụng để chứa từ trường. Tuy không phải là thành phần phổ biến trong mạch điện tử nhưng nó có rất nhiều tác dụng trong mạch. Đây là một loại linh kiện điện tử thụ động vì chỉ khi có dòng điện chạy qua nó mới sinh ra từ trường.
Cuộn cảm còn có tên gọi khác là cuộn từ hay cuộn từ cảm.
Người ta đo độ từ cảm L của cuộn cảm hay còn gọi là từ dung, đơn vị đo của nó là Henry [ký hiệu là H]
Ký hiệu của cuộn cảm trong mạch điện có dạng một đoạn hình xoắn, phía trên nó là ký hiệu thể hiện loại lõi của cuộn cảm. Bạn có thể tham khảo hình bên dưới.
Cuộn cảm để làm gì? Tác dụng của nó?
Tác dụng của cuộn cảm trong mạch điện là để dẫn dòng điện một chiều hoặc để tạo thành mạch cộng hưởng khi ghép cuộn cảm nối tiếp hoặc song song với tụ điện. Ngoài ra nó còn có tác dụng chặn dòng điện cao tần trong mạch điện.
Người ta phân cuộn cảm thành 3 loại chính dựa trên cấu tạo và ứng dụng của nó là: cuộn cảm âm tần, cuộn cảm trung tần và cuộn cảm cao tần.
Tính chất nạp, xả của cuộn cảm
Cuộn cảm có thể nạp năng lượng dưới dạng từ trường khi ta cho dòng điện đi qua nó. Năng lượng này có thể tạo thành một điện áp cảm ứng được xả ra từ cuộn cảm. Chúng ta có thể làm một thí nghiệm nho nhỏ để kiểm tra tính chất này như hình bên dưới.
Khi khóa K1 đóng, dòng điện đi qua cuộn cảm và tạo từ trường trong nó, đồng thời bóng đèn sáng từ từ do cuộn dây sinh ra cảm kháng chống lại dòng điện. Sau đó ngắt khóa K1 và đóng khóa K2 thì năng lượng từ trường trong cuộn dây sẽ tạo điện áp cảm ứng phóng qua bóng đèn làm bóng đèn lóe sáng trong giây lát.
Ứng dụng của cuộn cảm
Có thể kể ra một số ứng dụng của cuộn cảm trong thực tế như:
Loa [speaker]: Khi dòng điện âm tần đi qua cuộn cảm của loa thì nó sẽ tạo ra một từ trường biến thiên. Từ trường này sẽ bị từ trường của nam châm cố định bên trong loa đẩy ra đẩy vào làm cuộn dây cũng dao động theo. Cuộn dây dao động sẽ làm màng loa gắn với nó dao động theo và phát ra âm thanh.
Xem hình bên dưới
Micro: Có cấu tạo gần tương tự như loa nhưng cách hoạt động của nó thì ngược lại. Ở loa thì dòng điện chuyển thành âm thanh, còn ở micro thì âm thanh chuyển thành dòng điện. Do đó màng của micro có cấu tạo mỏng hơn màng loa để khi âm thanh tác động vào nó sẽ dễ dàng dao động.
Rơ le [relay]: Cuộn dây trong rơ le sẽ biến đổi dòng điện thành từ trường. Từ trường được sinh ra sẽ tạo thành lực hút và dẫn đến lực cơ học đóng mở công tắc, đóng mở hành trình của thiết bị tự động…
Xem hình bên dưới
Khi tìm hiểu về các kiến thức điện tử thì khái niệm cuộn cảm chắc hẳn là kiến thức mà bạn không thể bỏ qua. Vậy cuộn cảm là gì? Cấu tạo và ứng dụng của thiết bị này ra sao? Cùng tìm hiểu với nội dung bài viết dưới đây của Timviecdientu.com nhé!
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 là một thành phần rất rắc rối trong mạch điện tử. Cuộn cảm cũng có hai chân nhưng cả hai đều không phân cực và cắm chiều nào cũng được.
Tìm hiểu về khái niệm cuộn cảm là gì?
Cảm kháng của cuộn cảm là đại lượng đặc trưng cho sự cản trở dòng điện của cuộn dây đối với dòng điện xoay chiều
ZL=2/314.f.L
Trong đó:
- L: hệ số tự cảm, đơn vị Henry
- f: là tần số đơn vị Hz
- ZL: là cảm kháng, đơn vị Ohm
Hệ số tự cảm làm đại lượng đặc trưng cho sức điện động cảm ứng của cuộn dây khi có dòng điện biến thiên chạy qua:
Trong đó:
- µr: hệ số từ thẩm của vật liệu làm lõi
- S: tiết diện của lõi đơn vị m2
- l: chiều dài của cuộn dây tính bằng mét
- n: là số vòng dây của cuộn dây
- L: là hệ số tự cảm của cuộn dây [ đơn vị Henry H]
Vai trò của cuộn cảm trong mạch điện tử
Trong mạch điện tử, công dụng của cuộn cảm là linh kiện điện tử đóng vai trò sau đây:
- Dùng để chặn dòng điện cao tần trong mạch điện.
- Ghép nối tiếp hoặc song song với tụ điện để tạo thành mạch cộng hưởng, điều chỉnh trong các thiết bị vô tuyến như tivi, rađio…
- Dẫn dòng điện một chiều, chặn dòng điện xoay chiều đi qua.
Dựa vào cấu tạo và phạm vi ứng dụng mà 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 một số vòng dây quấn lại thành nhiều vòng, dây quấn được sơn emay cách điện. Lõi cuộn dây có thể là không khí, hoặc là vật liệu dẫn từ như Ferrite hay lõi thép kỹ thuật.
► Tham khảo trang đăng tuyển dụng miễn phí uy tín hàng đầu hiện nay
Cùng với tác dụng của cuộn cảm như trên, người ta ứng dụng cuộn cảm vào đời sống trong những thiết bị sau:
Rơle 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.
Cuộn cảm có thể ứng dụng trong nhiều thiết bị điện tử sau đây
Cuộn 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.
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.
Cuộn 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.
Những thông tin trên đây của Timviecdientu hy vọng đã giúp bạn giải đáp được thắc mắc “cuộn cảm là gì?” và tính ứng dụng của linh kiện điện tử này trong đời sống. Khám phá nhiều hơn các kiến thức điện tử hay trên website của chúng mình nhé!
► Tham khảo: Hướng dẫn tao CV online với nhiều mẫu chuyên nghiệp, hoàn toàn miễn phí
Cuộn cảm là thiết bị điện không thể thiếu trong hoạt động vận hành sản phẩm. Chúng là linh kiện điện tử thụ động. Về cấu tạo, cuộn cảm gồm nhiều cuộn dây dẫn quấn thành nhiều vòng khác nhau. Chi tiết những thắc mắc về phân vân của nhiều người như cuộn cảm là gì, cấu tạo và tính ứng dụng trong cuộc sống như thế nào? Các bạn hãy cùng tìm hiểu chi tiết về điều này trong bài viết này nhé!
Về khái niệm: Cuộn cảm là gì?
Đặc điểm nổi bật của cuộn cảm bởi việc dòng điện chạy qua cuộn dây có thể sinh ra từ trường. Hiện nay, chất liệu lõi thường là không khí hoặc vật liệu dẫn từ. Đơn vị của độ tự cảm được đặt tên một nhà vật lý nổi tiếng là Henry.
Cuộn cảm có một số tên gọi khác như cuộn từ, cuộn từ cảm. Đây là linh kiện hoạt động thụ động từ dây dẫn.
Cấu tạo và phân loại cuộn cảm có đặc điểm gì?
Hiện nay, cuộn cảm được phân thành nhiều loại. Dựa trên các căn cứ như cấu tạo và phạm vi ứng dụng để có cách phân chia này, cụ thể:
- Cuộn cảm âm tần
- Cuộn cảm trung tần
- Cuộn cảm cao tần
Trong đó, cuộn cảm âm tần và cao tần gồm một hoặc một số vòng dây quấn tạo thành nhiều vòng. Dây cuốn cần đảm bảo điều kiện được sơn cách điện. Các chất liệu cơ bản của lõi cuộn dây thường là không khí hoặc vật liệu cách dẫn từ.
Xét về hình dáng, cuộn cảm gồm có loại cắm và loại dán. Trong khi đó về cấu tạo, có thể được chia thành loại có lõi và loại không lõi. Xét về ứng dụng, chúng có cuộn cao tần và âm tần.
Hiện nay, các cuộn cảm có tính chất của một cuộn dây cảm ứng điện từ.
Nguyên lý hoạt động cuộn cảm là gì?
Chúng ta đều biết dòng điện 1 chiều có cường độ và chiều không đổi. Cuộn dây hoạt động tương tự như một điện trở với điện kháng không đáng kể. Lúc này, dòng điện sẽ sinh ra một từ trường với cường độ và chiều không thay đổi.
Khi mắc một mạch xoay chiều vào cuộn dây. Lúc này, dòng điện trên cuộn dây sinh ra một từ trường. Chúng biến thiên và tạo ra một điện trường biến thiên. Song có đặc điểm chính là luôn vuông góc với từ trường. Hiện nay, tần số của dòng xoay chiều là yếu tố ảnh hưởng đến cảm kháng của cuộn dây.
Thông số kỹ thuật của cuộn cảm
Thông số kỹ thuật của cuộn cảm giúp khách hàng sử dụng cuộn cảm hiệu quả hơn. Một số chỉ số bạn cần quan tâm gồm:
- Hệ số tự cảm: Đại lượng thể hiện cuộn dây khi nó đáp ứng với từ trường bên ngoài và điện trường.
- Nội trở của cuộn dây
- Khả năng tải dòng điện
Cuộn cảm có khả năng lọc nhiễu tốt cho các dòng điện 1 chiều ở các mức tần số khác nhau. Chúng có thể giúp ổn định dòng. Từ đó, ứng dụng trong các mạch lọc tần số.
Tìm hiểu về các đại lượng đặc trưng của cuộn cảm
Đại lượng 1: Hệ số tự cảm
Hệ số tự cảm phản ánh sức điện động cảm ứng của cuộn dây, khi dòng điện biến thiên chạy qua.
Công thức xác định hệ số tự cảm là: L = [ µr.4.3,14.n2.S.10-7 ] / l
Trong đó, các đại lượng được ký hiệu trong công thức phản ảnh:
- L : là hệ số tự cảm có đơn vị là Henrry [H]
- n : là số vòng dây của cuộn dây dẫn
- l : là chiều dài của cuộn dây tính bằng đơn vị chuẩn là mét [m]
- S : là tiết diện của lõi tính theo đơn vị chuẩn bằng m2
- µr : là hệ số từ thẩm của vật liệu tạo nên lõi dây
Đại lượng 2: Cảm kháng
Đại lượng thể hiện/ phản ảnh sự cản trở dòng điện của cuộn dây chính là cảm kháng. Chúng thể hiện điều này trong dòng điện xoay chiều. Công thức xác định được biểu diễn như sau:
ZL = 2.314.f.L
Các đại lượng trong công thức thể hiện điều gì?
- ZL là cảm kháng có đơn vị là Ω
- f : là tần số của cuộn cảm với đơn vị là Hz
- L : là hệ số tự cảm có đơn vị là Henry
Điện trở thuần của cuộn dây là gì?
Điện trở thuần càng nhỏ thì càng tốt, bởi điều này sẽ giúp giảm khả năng sinh ra nhiệt trong trường hợp dây dẫn hoạt động. Đồng hồ vạn năng là thiết bị dùng để đo điện trở thuần. So với cảm kháng, đại lượng điện trở có trị số khá nhỏ.
Tính chất nạp, xả của cuộn cảm là gì
Cuộn cảm có thể nạp một lượng điện nhất định khi có một dòng điện chạy qua cuộn dây. Công thức xác định trị số của đại lượng này là:
W = L.I2 / 2
- W : là năng lượng nạp[ June ]
- L : Ký hiệu của hệ số tự cảm của cuộn dây [ H ]
- I cường độ của dòng điện.
Tính chất của cuộn cảm là gì?
Trong trường hợp dòng điện 1 chiều, cuộn cảm tương tự như một điện trở có điện kháng bằng 0. Trường hợp này chính là trường hợp đoản mạch. Dòng điện trên cuộn dây sẽ sinh ra một từ trường với độ lớn cường độ bằng 0.
Trong trường hợp dòng điện xoay chiều, từ trường sinh ra sẽ biến thiên. Từ đó, xuất hiện một điện trường E có đặc điểm vuông góc với từ trường. Trị số cảm kháng phụ thuộc rất nhiều vào tần số của dòng điện xoay chiều.
Cách đọc giá trị chính xác của cuộn cảm
Trường hợp cuộn cảm được ghi bằng vòng màu
Tương tự như điện trở, chúng ta có vòng màu đầu tiên ghi số 1, vòng màu tiếp ghi số 2, số 3 và cuối cùng là vòng số 4.
Trong đó, vòng thứ 3 chỉ hệ số nhân và vòng số 4 chỉ hệ số sai số.
Trường hợp cuộn cảm được ghi bằng chấm màu:
Hiện tại có 3 chấm màu bạn cần biết, đó là chấm lớn nhất chỉ hệ số nhân. Chấm màu nhỏ hơn ghi số thứ 2 và chấm nhỏ còn lại là số thứ 1.
Công dụng của cuộn cảm là gì?
Hiện tại, cuộn cảm được ứng dụng sử dụng trong các thiết bị điện. Dưới đây là các thiết bị cần có sự xuất hiện của cuộn cảm.
Ứng dụng trong nam châm điện
Ứng dụng đầu tiên và cũng là phổ biến nhất của cuộn cảm chính là nam châm điện. Điều này dựa trên nguyên tắc tự trường. Khi có 1 lõi thép đơn giản quấn bên ngoài cuộn cảm, trường hợp có dòng điện đi qua, lõi thép hoàn toàn có thể hút các kim loại khác. Ngoài ra, chúng được ứng dụng trong động cơ điện, các loại thiết bị đồ chơi điện từ, tivi và loa của máy phát thanh.
Ứng dụng trong Rơ le
Rơ le được cấu tạo bởi một cuộn cảm và 1 cơ cấu khí. Chúng hiện thường gồm 3 chân [Chân NC, NO và chân trung cơn].
Tương tự như trong nam châm, từ trường tạo ra giúp chúng hút các kim loại khác. Trong trường hợp điện được cấp, chân NC và chân trung sẽ thông với nhau. Dòng điện có thể làm ngắt các điểm khác nhau trên mạch điện. Từ đó, con người có thể điều khiển các thiết bị khác.
Ứng dụng trong bộ lọc thông
Cuộn cảm có ứng dụng bộ lọc thông với khả năng lọc âm thanh [tạp âm]. Trường hợp này gồm cuộn cảm L mắc nối tiếp với điện trở R.
Mạch lọc tần số có thể thấy xuất hiện phổ biến trong cuộc sống. Chúng xuất hiện trong EQ của bộ lọc âm thanh và âm tần. Chẳng hạn xuất hiện trong loa dùng IC. Chúng có thể dùng cảm ứng điện từ để lọc các input và đưa ra output phù hợp.
Ứng dụng trong nguồn xung và lọc điện áp xung
Hiện tại có 2 loại là nguồn xung tăng áp và nguồn xung hạ áp. Chúng sử dụng tính năng cản trở dòng điện để thực hiện nhiệm vụ này.
Ứng dụng trong hoạt động của máy biến áp
Trong máy biến áp, cuộn cảm gồm 1 cuộn dây sơ cấp nối với cuộn dây thứ cấp. Như vậy, chúng có thể đưa ra điện áp được quấn quanh lõi biến áp. Khác biết với nguồn xung bởi đặc điểm cuộn dây trong máy biến áp thường được quấn bởi nhiều vòng.
Hiện nay, máy biến áp được sử dụng để thay đổi hiệu điện thế. Chúng có thể tăng hoặc giảm hiệu điện thế tùy theo nhu cầu và mục đích sử dụng của khách hàng. Nguyên tắc khách hàng cần nắm được gồm: tăng điện thế đầu ra bằng việc giảm số vòng dây và tăng số vòng dây để giảm điện thế đầu ra.
Máy biến áp được xuất hiện rất nhiều trong đời sống và sản xuất. Đặc biệt trong trạm biến áp, máy có thể giúp hạ điện áp từ đường dây cao thế có hiệu điện thế lên đến hàng trăm kW. Nhờ đó, hạ xuống điện áp tiêu thụ trong cuộc sống hàng ngày.
Ứng dụng trong motor
Cuộn cảm dùng trong motor nhằm biến đổi điện năng thành cơ năng. Chúng được tạo thành từ việc quấn 1 cuộn dây đồng quanh trục của motor. Sau đó, nhờ vào hiện tượng cảm ứng điện từ để tạo ra momen cho động cơ quay. Ứng dụng này có thể được sử dụng trong việc kiểm soát tín hiệu đèn giao thông.
Trên đây là các lý thuyết quan trọng về cuộn cảm. Bạn sẽ hiểu được công dụng của cuộn cảm là gì cùng các ứng dụng quan trọng để cải thiện hoạt động sản xuất và đời sống con người.