Bạn đang đọc: Cuộn cảm là gì? Cấu tạo và ứng dụng của cuộn cảm
Cuộn cảm là một linh kiện điện tử quan trọng trong các mạch điện tử. Tuy nhiên rất ít người biết và hiểu rõ về cấu tạo cũng như ứng dụng của cuộn cảm. trong bài viết này chúng tôi sẽ chia sẻ với các bạn khái niệm, cấu tạo, ứng dụng của cuộn cảm một cách đơn giản và dễ hiểu nhất để các bạn tham khảo. là một linh phụ kiện điện tử quan trọng trong những mạch điện tử. Tuy nhiên rất ít người biết và hiểu rõ về cấu trúc cũng như ứng dụng của cuộn cảm. trong bài viết này chúng tôi sẽ san sẻ với những bạn khái niệm, cấu trúc, ứng dụng của cuộn cảm một cách đơn thuần và dễ hiểu nhất để những bạn tìm hiểu thêm .
Mục lục bài viết
Cuộn cảm là gì?
Cuộn cảm là khái niệm được dùng để chỉ một linh phụ kiện điện tử thụ động. Linh kiện này được cấu trúc từ một dây dẫn quấn thành nhiều vòng. Lõi của của cuộn cảm là vật tư dẫn từ hoặc không khí. Khi có dòng điện đi qua cuộn cảm sẽ sinh ra từ trường. Do đó nó có nhiều tên gọi khác nhau như cuộn từ cảm, cuộn từ .
Cuộn cảm là linh phụ kiện điện tử thụ động chính của mạng lưới hệ thống điện tử với đặc trưng là độ điện cảm của nó. Độ điện cảm của cuộn từ được tính bằng công thức sau :
Độ điện cảm cuộn cảm=Điện áp/tốc độ thay đổi của dòng điện
Đơn vị của điện cảm được đặt theo tên nhà khoa học người Mỹ Joseph Henry ở cuối thế kỷ 19. Trong mạng lưới hệ thống đơn vị chức năng thống kê giám sát quốc tế đơn vị chức năng này được ký hiệu là “ H ”, vần âm tiên phong trong tên của nhà khoa học .
Cũng giống như tụ điện, cuộn cảm tàng trữ nguồn năng lượng bằng cách sử dụng điện trường và là thành phần thụ động cuối. Song cuộn từ cảm ( cuộn cảm ) có cách sử dụng, đặc thù kiến thiết xây dựng và những hạn chế khác với tụ điện .
Khi nhìn vào những bản vẽ mạch điện, cuộn cảm được ký hiệu bằng hình vẽ đoạn dây xoắn ở giữa với 2 đầu thẳng và phía dưới có ký hiệu chữ “ L ”. Ngoài ra thì một số ít ký hiệu cuộn cảm phía trên có vẽ 2 đường thẳng thông suốt, đứt đoạn song song hoặc mũi tên đoạn ở trên. Những đường kẻ ở trên này là ký hiệu về loại lõi của cuộn cảm. Các bạn hoàn toàn có thể quan sát hình dưới đây để hiểu rõ hơn về ký hiệu của cuộn cảm .
Cấu tạo cuộn cảm như thế nào?
Cấu tạo của cuộn cảm tương đối đơn thuần gồm 2 phần chính đó là lõi và dây quấn. Phần dây quấn thường được làm từ những vật liệu có tính dẫn điện cao ( thường là dây đồng ). Còn lõi của cuộn cảm thì được là từ những vật tư có tính dẫn từ như : Sắt non, nam châm từ, không khí … Bên cạnh đó thì cuộn cảm cũng có hai chân giống như tụ điện. Hiện nay tùy theo nhu yếu sử dụng mà cuộn cảm được sản xuất với kích cỡ, hình dáng, số vòng cuộn dây, khoảng cách giữa những vòng cuốn và vật liệu khác nhau. Những yếu tố này có tác động ảnh hưởng trực tiếp tới độ điện cảm ( độ tự cảm ) của cuộn cảm .
Cuộn cảm ngoài thực tế khi dùng trong mạch điện tử có sự độc lạ rất lớn so với cuộn cảm lý tưởng. Cuộn cảm thực tại những mạch điện sẽ không chỉ có điện cảm mà còn có thêm cả điện trở và điện dung. Sở dĩ trong cuộn cảm có thêm điện dung là do có những cuộn dây được cuốn chặt. Lúc này giữa những vòng cuộn dây sẽ sản sinh ra một lượng điện dung đi lạc. Sự Open điện dung và điện trở trong cuộn cảm khiến cuộn cảm bị biến hóa tần số .
Nguyên lý của cuộn cảm
- Đối với dòng điện một chiều ( DC ), dòng điện có cường độ và chiều không đổi ( có nghĩa là tần số bằng 0 ), cuộn cảm sẽ hoạt động giải trí như một điện trở có điện kháng gần bằng không hay nói cách khác thì cuộn dây nối đoản mạch. Dòng điện trên cuộn dây sản sinh ra một từ trường B. Nó có cường độ và chiều không đổi .
- Khi mắc điện xoay chiều ( AC ) với cuộn cảm, dòng điện trên cuộn cảm sản sinh ra một từ trường B biến thiên cùng với một điện trường E, biến thiên nhưng luôn vuông góc với từ trường. Cảm kháng của cuộn từ cảm sẽ nhờ vào vào tần số của dòng xoay chiều .
- Cuộn cảm L có đặc tính là lọc nhiễu tốt cho những mạch nguồn DC có lẫn tạp nhiễu khi ở những tần số khác nhau tùy thuộc vào đặc tính đơn cử của từng cuộn cảm. Điều này giúp không thay đổi dòng và nó được ứng dụng trong những mạch lọc tần số .
Các đại lượng của cuộn cảm
Trong phần này chúng tôi sẽ san sẻ với những bạn những đại lượng quan trọng cần nắm được khi tìm hiểu và khám phá về cuộn cảm
Hệ số điện cảm (hệ số tự cảm – định luật Faraday)
Hệ số điện cảm hay còn được gọi là thông số tự cảm. Đây là đại lượng đặc trưng của sức điện động cảm ứng từ của một cuộn cảm. Khi có một dòng điện biến thiên đi qua cuộn cảm sẽ có hiện tượng kỳ lạ này. Công thức tính thông số tự cảm của cuộn cảm như sau :
- L = ( µr. 4.3,14. n2. S. 10-7 ) / l
Trong đó :
- L : Hệ số tự cảm của cuộn dây, đơn vị chức năng tính là Henry ( H )
- n : Số vòng dây của cuộn dây .
- l : Chiều dài cuộn dây được tính bằng mét ( m )
- S : Tiết diện của lõi, được tính bằng mét vuông
- µr : Hệ số từ thẩm của vật tư làm lõi
Chỉ số cảm kháng
Chỉ số cảm kháng của cuộn cảm chính là một đại lượng đặc trưng cho sự cản trở dòng điện của cuộn cảm so với dòng điện xoay chiều. Công thức để tính chỉ số cảm kháng của cuộn cảm như sau :
- ZL = 2.3,14. f. L
Trong đó :
- ZL : Cảm kháng và có đơn vị chức năng là Ω
- f : Tần số đơn vị chức năng là Hz
- L : Hệ số tự cảm có đơn vị chức năng đo là Henry
Điện trở thuần của cuộn dây
Điện trở thuần của cuộn cảm chính là chỉ số điện trở mà tất cả chúng ta có thực thi thể đo được bằng cách sử dụng đồng hồ đeo tay vạn năng. Trong trường hợp điện trở thuần nhỏ hơn so với cảm kháng thì cuộn cảm là một cuộn cảm tốt. Ngoài ra, điện trở thuần của cuộn dây còn được gọi với tên gọi khác là điện tổn hao, bởi điện trở này được sản sinh ra trong quy trình cuộn dây hoạt động giải trí .
Chỉ số nạp, xả năng lượng của cuộn cảm
Quá trình nạp nguồn năng lượng của cuộn cảm được diễn ra khi có một dòng điện chay qua nó. Năng lượng của cuộn từ nạp vào có dạng từ trường và được thống kê giám sát bằng công thức :
- W = L.I 2 / 2
Trong đó :
- W : Là nguồn năng lượng ( June )
L: Là hệ số tự cảm (H)
- I : Là dòng điện
Có những loại cuộn cảm nào?
Để Giao hàng những nhu yếu khác nhau trong đời sống cuộn cảm được sản xuất và chia thành nhiều loại khác nhau. Hiện nay cuộn cảm được phân loại dựa trên ứng dụng của nó hoặc vật liệu cấu trúc nên nó. Cụ thể như sau :
Các loại cuộn cảm theo ứng dụng
Cuộn cảm là một cụ thể vô cùng quan trọng của điện tử. Do cần sử dụng cuộn cảm cho nhiều mục tiêu khác nhau nên nhiều loại cuộn cảm đã được sinh ra. Khi phân loại cuộn cảm theo ứng dụng tất cả chúng ta có những loại cuộn cảm như :
- Cuộn cảm tần số cao ( cuộn cảm cao tần )
- Cuộn cảm âm tần
- Cuộn cảm dòng cung ứng điện
- Cuộn cảm nguồn
- Cuộn cảm cho mạch chung .
Phân loại dựa trên đặc điểm hình dáng và chất liệu
- Air Core Inductor – Cuộn cảm lõi rỗng : Cuộn cảm lõi rỗng hay cuộn cảm không lõi là loại cuộn cảm mà dây quấn được quấn quanh lõi là không khí. Cuộn cảm lõi không khí sở hữu độ điện cảm thấp bởi nó phân phối đường dẫn miễn cưỡng cao cho từ thông. Những cuộn cảm lõi rỗng thường được phong cách thiết kế với kích thước cuộn dây lớn. Điều này sẽ giúp tạo ra tỷ lệ từ thông cao hơn. Chúng được dùng đa phần cho những ứng dụng tần số cao như máy thu, TV và radio .
- Ferrite Core Inductors – Cuộn cảm lõi Ferrite : Đây là loại cuộn cảm có đặc thù điển hình nổi bật là ngân sách thấp và có tổn thất lõi thấp khi ở tần số cao. Ferrite chính là một loại gốm oxit sắt kẽm kim loại được tạo ra từ hỗn hợp Ferric Oxide Fe2O3 .
- Toroidal Core Inductors – Cuộn cảm lõi hình xuyến : Đây là loại cuộn cảm chiếm hữu thông lượng rò rỉ thấp nhất trong tất những loại cuộn cảm. Để sản xuất cuộn cảm có lõi hình xuyến tất cả chúng ta cần sử dụng máy cuốn được phong cách thiết kế riêng không liên quan gì đến nhau. Đôi khi cuộn cảm lõi hình xuyến sử dụng nguyên vật liệu là ferrite để làm lõi nhằm mục đích giảm tổn thất trong phong cách thiết kế .
- Bobbin based Inductors – Cuộn cảm ống chỉ : Đây là loại cuộn cảm được dùng hầu hết cho những bộ nguồn chính sách quy đổi. Đồng thời nó được sử dụng trong những ứng dụng để quy đổi nguồn năng lượng .
- Multi Layer Inductors – Cuộn cảm nhiều lớp : Đây là loại cuộn cảm được cấu trúc nhiều lớp gồm có : Một lõi nhiều lớp, một ống dây và một cuộn dây được cuốn xung quanh ống dây. Để tạo ra một cuộn cảm nhiều lớp tất cả chúng ta sử dụng một dây dẫn quấn xung quanh ống dây. Tiếp đến đặt bên trong ống dây những tấm hình chữ I và E để tạo thành lõi. Những tâm chữ i và E này sản xuất từ silicon cùng với thép và được giải quyết và xử lý nhiệt nhằm mục đích tạo tính thấm cao và làm giảm độ trễ cũng như tổn thất dòng điện .
- Thin Film Inductor – Cuộn cảm màng mỏng dính : Đây là loại cuộn cảm nhỏ. Chúng được tạo nên cách giải quyết và xử lý màng mỏng dính nhằm mục đích tạo ra cuộn cảm chip sử dụng trong những ứng dụng tần số cao cũng như xê dịch từ khoảng chừng nano Henry .
Công dụng của cuộn cảm
Như tìm hiểu và khám phá ở trên tất cả chúng ta đã biết cuộn cảm là một linh phụ kiện thụ động và có cấu trúc từ dây cuốn dẫn điện cùng với lõi từ. Vậy cuộn cảm có hiệu quả gì ? Trong phần này chúng tôi sẽ san sẻ về tác dụng của cuộn cảm .
Cuộn cảm chiếm hữu đặc tính là chỉ cho dòng điện xoay chiều đi qua. Chính thế cho nên tác dụng của nó là chặn lại dòng điện 1 chiều. Đồng thời, cuộn cảm còn được sử dụng nhiều trong những bộ lọc điện tử để tách những tín hiệu có tần số khác nhau .
Ngoài ra thì chúng phối hợp với những tụ điện nhằm mục đích tạo ra những mạch kiểm soát và điều chỉnh, được dùng để kiểm soát và điều chỉnh những máy thu radio, TV. Không dừng lại ở đó, cuộn cảm còn là một trong những phần cơ bản trong điện tử. Hiện nay cuộn cảm được ứng dụng trong rất nhiều nghành nghề dịch vụ khác nhau như : Khử nhiễu, điều khiển và tinh chỉnh tín hiệu, không thay đổi điện áp, sản xuất những thiết bị điện tử hiệu suất, quản lý và vận hành xe hơi, … Trong phần tiếp theo chúng tôi sẽ san sẻ chi tiết cụ thể về những ứng dụng của cuộn cảm để những bạn hoàn toàn có thể hiểu rõ hơn .
Ứng dụng của cuộn Cảm
Ngày nay, cuộn cảm được ứng dụng thoáng rộng trong đời sống. Nó xuất hiện hầu hết trong những mạch điện tử cũng như những thiết bị điện của mái ấm gia đình và công nghiệp. Những ứng dụng đơn cử và thông dụng của cuộn cảm như sau :
Nam châm điện
Ứng dụng đơn thuần nhất của cuộn cảm là Nam châm điện. Khi có một dòng điện chạy qua cuộn dây dẫn sẽ Open từ trường. Cấu tạo của nó rất đơn thuần chỉ gồm có một lõi thép được quấn cuộn dây dẫn điện bên ngoài. Khi được cung cấm dòng điện lõi thép này hoàn toàn có thể hút những sắt kẽm kim loại khác. Nam châm điện này được ứng dụng trong một số ít loại động cơ điện của những thiết bị game show điện tử, micro, tivi, loa phát thanh .
Relay – còn được gọi là Rơ le
Relay hay còn được gọi với tên gọi là rơ-le theo tiếng Pháp. Đây là một công tắc nguồn ( khóa K ) điện từ quản lý và vận hành dựa trên một dòng điện tương đối nhỏ nhưng nó lại hoàn toàn có thể bật hoặc tắt một dòng điện lớn hơn nó .
R le được cấu trúc bởi 1 cơ cấu tổ chức cơ khí và 1 cuộn cảm. Một Relay sẽ có 3 chân là : Chân NC, chân trung Com và chân NO. Khi có một dòng điện chạy qua, sẽ có từ trường được sinh ra. Lúc này cuộn cảm có năng lực hút sắt kẽm kim loại. Thông thường một relay sẽ có thường chân NC và chân trung được thông với nhau. Còn chân NO và chân trung thì sẽ không thông với nhau. Khi Relay được cấp điện thì chân NC và chân trung không thông với nhau. Lúc này chân NO và chân trung sẽ thông với nhau. Dòng điện chạy qua Relay sẽ làm đóng ngắt những điểm khác nhau của mạch điện. Dựa vào điểm này người ta hoàn toàn có thể sử dụng Relay để tinh chỉnh và điều khiển những thiết bị khác .
Bộ lọc thông
Bộ lọc thông được ứng dụng trong những bộ phân tần của loa điện. Thông dụng nhất chính là bộ lọc thông tần thấp để lọc âm thanh. Mạch điện này gồm có một cuộn cảm L được mắc tiếp nối đuôi nhau với một điện trở R với thế nguồn dương VIN chuyển dời vào cuộn dây L và thế nguồn âm VOUT đi ra .
Ta có ,
- XL = x L .
Trọng 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 sẽ phụ thuộc vào vào tần số. Khi cảm thán này tiến tới vô cùng thì XL cũng sẽ tiến tới vô cùng. Khi đó dòng điện IL sẽ tiến dần về 0 đồng thời xảy ra hiện tượng kỳ lạ hở mạch. Trong trường hợp cuộn dây bị đứt sẽ không có tín hiệu đi ra VOUT. Khi f tiến về 0 thì XL cũng sẽ tiến về 0. Lúc này IL sẽ tiến tới vô cùng. Đây nguyên do xảy ra hiện tượng kỳ lạ ngắn mạch, tín hiệu đi vào sẽ thu được trọn vẹn ở đầu ra .
Cuộn cảm và mạch lọc tần số thấp
Mạch lọc tần số là ứng dụng dễ thấy nhất trong đời sống của tất cả chúng ta. Nó Open trong những EQ bộ lọc âm tần cho loa dùng IC, lọc âm thanh. Mạch lọc biến tần sử dụng tính năng cảm ứng điện từ để thực thi lọc những Input đồng thời đưa ra Output cho âm thanh sôi động .
Nguồn xung và lọc điện áp xung
Ở ứng dụng nguồn xung tất cả chúng ta có 2 loại đó là nguồn xung tăng áp và nguồn xung hạ áp. Nguồn xung này sẽ sử dụng tính năng cản trở dòng điện xoay chiều và cho dòng điện một chiều đi qua, đồng thời phối hợp với biến áp xung để hoạt động giải trí. Dưới đây là một ví dụ để những bạn hoàn toàn có thể hiểu rõ hơn .
Giả sử nếu ta có 1 nguồn điện 12V, làm thế nào để có thể đưa nguồn điện này lên 100V?
Giải đáp:
Cuộn cảm sẽ giúp tất cả chúng ta thao tác này 1 cách thuận tiện. Chúng ta triển khai nối mạch điện 12V đi qua 1 cuộn dây đồng được quấn nhiều vòng. Sau đó lắp công tắc nguồn đóng mở cho cuộn dây. Khi công tắc nguồn đóng, mạch kín được cho phép dòng điện chạy qua. Khi công tắc nguồn nhả ra, cuộn dây lập tức phóng ra 1 xung điện. Đo xung điện, tất cả chúng ta thấy biên độ xung điện lớn hơn điện áp được đưa vào, thậm chí còn biên độ của nó lên đến 100V .
Như vậy tất cả chúng ta hoàn toàn có thể thấy khi đổi khác nhịp đóng ngắt của công tắc nguồn ( triển khai đổi khác về tần số ) hoặc biến hóa độ rộng xung, khi ta thực thi cho xung điện ( hoàn toàn có thể + hoặc -, thường thì sẽ là – ) đi qua Diode xung, dùng tụ lọc để lọc xung điện dương và chỉ lấy xung điện âm. Sau đó đưa qua 1 điện trở tải, đo điện áp 2 đầu điện trở tải. Chúng ta hoàn toàn có thể biến hóa được điện áp đầu ra của mạch bằng cách : Thay đổi tần số ( thực thi đóng ngắt công tắc nguồn ) ; biến hóa điện áp hoặc biến hóa độ rộng xung .
Hiện nay nguồn xung được sử dụng vô cùng rất phổ cập trong những thiết bị điện tử gia dụng như nhà bếp từ, lò vi sóng, vv …
Máy biến áp
Cuộn cảm có trong máy biến áp là một cuộn dây sơ cấp được dùng để đưa điện áp vào một hoặc nhiều cuộn dây thứ cấp nhằm mục đích đưa điện áp ra được quấn quanh lõi biến áp. Điều này tựa như như trong nguồn xung, điểm độc lạ duy nhất đó chính là cuộn dây trong máy biến áp được quấn thành rất nhiều vòng .
Máy biến áp được dùng để đổi khác hiệu điện thế, thường sẽ được gắn ở 2 đầu dây điện nhằm mục đích làm tăng hiệu điện thế hoặc làm giảm hiệu điện thế tùy theo nhu yếu đưa vào sử dụng. Khi muốn tăng điện thế đầu ra thì tất cả chúng ta chỉ cần giảm số vòng dây nguồn vào, khi muốn giảm điện thế đầu ra thì tất cả chúng ta cần ra tăng số vòng dây đầu vào lên .
Máy biến áp là một thiết bị vô cùng quan trọng trong sản xuất cũng như đời sống. Ở trạm biến áp, máy biến áp là thiết bị quan trọng nhất giúp hạ điện áp từ đường dây cao thế 500 kV xuống để hoàn toàn có thể đưa về đường dây trung thế ở dọc đường đi mà ta thường thấy. Ngoài ra, tại những tủ điện dọc đường cũng có chứa máy biến áp để hạ dòng điện xuống mức mà dân cư hoàn toàn có thể sử dụng được. Không chỉ vậy máy biến áp còn được sử dụng trong sản xuất quy mô mái ấm gia đình, công nghiệp .
Motor
Cuộn cảm hiện được sử dụng trong tổng thể những loại motor AC DC nhằm mục đích mục tiêu đổi khác điện năng thành cơ năng. Để làm điều này người ta sử dụng một cuộn dây đồng quấn xung quanh trục quay của motor. Nhờ vào hiện tượng kỳ lạ cảm ứng điện từ, khi được phân phối nguồn điện sẽ tạo ra momen khiến cho động cơ hoạt động giải trí được, lực được truyền từ trục quay đến những thiết bị như băng tải hay trong máy bơm nước .
Ngoài ra, cuộn cảm còn được ứng dụng để sản xuất mạch cảm ứng trấn áp đèn giao thông vận tải, vv …
Trên đây là những thông tin về cuộn cảm mà chúng tôi muốn san sẻ với những bạn. Hy vọng qua những gì chúng tôi san sẻ trên đây đã giúp những bạn biết được cuộn cảm là gì ? Có những loại cuộn cảm nào và chúng có ứng dụng gì trong đời sống và công nghiệp ?
Xem thêm:
Tôi là Nguyễn Tiến Thành – Tôi đã có nhiều năm kinh nghiệm tay nghề review nhìn nhận những loại thiết bị vệ sinh công nghiệp và những mẹo làm sạch. Hy vọng những san sẻ của tôi sẽ đem lại cho những bạn những thông tin có ích hơn .
Source: https://bem2.vn
Category: Ứng dụng hay
