Cuộn cảm là gì? 5 ứng dụng của cuộn cảm bạn nên biết

Hầu hết ai trong chúng ta cũng có một lần nghe đến từ “cuộn cảm”. Tuy nhiên, để hiểu rõ về định nghĩa cũng như những ứng dụng của nó trong cuộc sống, ắt hẳn không phải ai cũng có thể hiểu. Do đó, bài viết hôm nay của Uniduc sẽ mang đến cho bạn đọc 5 ứng dụng phổ biến nhất của cuộn cảm.

Cuộn cảm là gì?

Cuộn cảm là một thành phần điện thụ động với hai đầu được đặc trưng bởi độ tự cảm của nó. Mô hình này được sử dụng trong hầu hết các mạch điện. Mục đích của nó là lưu trữ năng lượng của mạch điện dưới dạng năng lượng từ trường khi dòng điện chạy qua mạch điện. Cuộn cảm có 2 cách gọi khác là cuộn dây hoặc lò phản ứng.

Là một trong những thành phần thụ động cơ bản, cuộn cảm đóng một vai trò quan trọng trong các ứng dụng điện tử. Từ khởi động động cơ đến cung cấp năng lượng cho ngôi nhà của bạn. Loại thiết bị này tích trữ năng lượng trong từ trường khi dòng điện chạy qua nó. Một cuộn cảm điển hình sử dụng dây cách điện quấn thành cuộn quanh lõi trung tâm.

Cuộn cảm có rất nhiều lợi ích và được sử dụng trong nhiều ứng dụng. Vấn đề lớn duy nhất là kích thước vật lý của chúng. Điều đó thường làm ngắn các linh kiện điện tử khác trong mạch và làm tăng thêm trọng lượng của những linh kiện đó. 

Trên thực tế, cũng đã có nhiều thí nghiệm mô phỏng cuộn cảm lớn trong mạch. Tuy nhiên, sự phức tạp cũng như điều kiện vật chất và các thành phần bổ sung bị hạn chế đã gây khó khăn cho thí nghiệm. Cho đến nay, thí nghiệm vẫn chưa có kết quả.

Top 5 ứng dụng phổ biến nhất của cuộn cảm

Bộ lọc

Ứng dụng phổ biến được biết đến rộng rãi nhất của cuộn cảm là bộ lọc. Bộ lọc được chế tạo bằng cách kết nối cuộn cảm với tụ điện và điện trở. Cách sắp xếp này cũng được ứng dụng để xử lý tín hiệu trong mạch điện. Khi trở kháng của cuộn dây tăng, tần số tín hiệu tăng, cuộn dây lúc này hoạt động tương tự một bộ lọc thông thấp.

Khi kết nối với tụ điện, mặc dù trở kháng giảm, tần số của tín hiệu vẫn tăng. Lúc này, bộ lọc chỉ cho phép một dải tần số nhất định đi qua.

Bằng cách kết hợp các tụ điện, cuộn cảm và điện trở, cấu trúc liên kết bộ lọc nâng cao hỗ trợ nhiều ứng dụng khác nhau. Bộ lọc được đưa vào nhiều trong thiết bị điện tử. 

Cảm biến cảm ứng

Cuộn cảm được sử dụng trong cảm biến cảm ứng. Và nó được đánh giá rất cao về khả năng dễ vận hành và độ tin cậy. Về nguyên lý hoạt động, nó cảm nhận từ trường hoặc sự hiện diện của vật liệu có tính thấm từ tính từ khoảng cách xa.

Cảm biến cảm ứng xuất hiện rất nhiều xung quanh cuộc sống chúng ta, nhưng đôi khi chúng ta không nhận ra chúng. Một ví dụ điển hình có chứa cảm biến là: cây đèn giao thông. Cảm biến trong đèn giao thông có nhiệm vụ phát hiện lượng giao thông và điều chỉnh tín hiệu cho phù hợp. Thiết bị này hoạt động đặc biệt hiệu quả đối với ô tô và xe tải.

Tuy nhiên, cảm biến cảm ứng cũng bị hạn chế. Có 2 yếu tố ảnh hưởng đến và hạn chế ứng dụng của cảm biến, đó là:

• Đối tượng được cảm nhận phải tạo ra dòng điện trong cảm biến. Hoặc ngược lại cảm biến phải có nguồn cấp để nhận diện được sự xuất hiện của vật liệu tương tác với từ trường.

• Đối tượng phải có từ tính.

Máy biến áp

Chắc hẳn trong chúng ta ai cũng từng nghe qua máy biến áp. Máy biến áp được tìm thấy trong nhiều bộ nguồn, để tăng hoặc giảm điện áp đến mức mong muốn. Loại thiết bị này được chế tạo từ sự kết hợp của các cuộn cảm có một đường sức từ chung . 

Bởi vì từ trường được tạo ra bởi sự thay đổi của dòng điện, dòng điện thay đổi càng nhanh (tăng tần số) thì máy biến áp hoạt động càng hiệu quả. Tuy nhiên, hiệu quả của máy biến áp sẽ bị hạn chế khi tần số của đầu vào tăng kéo theo trở kháng của cuộn cảm tăng. Trên thực tế, máy biến áp dựa trên điện cảm được giới hạn ở hàng chục kHz, thường thấp hơn.

Xem thêm: Các loại ổn áp tốt nhất hiện nay

Động cơ cảm ứng

Thông thường, các cuộn cảm bị cố định ở một vị trí nhất định để xác định và điều chỉnh với từ trường bất kỳ nào gần đó. Động cơ cảm ứng tận dụng lực từ tác dụng lên cuộn dây để biến năng lượng điện thành cơ năng.

Mục đích của động cơ cảm ứng là tạo ra từ trường quay cùng lúc với đầu vào xoay chiều. Để động cơ hoạt động, bạn cần đặt nó trong những ứng dụng có tốc độ cố định. Bên cạnh đó, nó còn phải được cấp nguồn điện, lấy trực tiếp từ điện lưới 50 / 60Hz.

Điểm mạnh lớn nhất của động cơ cảm ứng so với các thiết kế khác cũng chứa cuộn cảm là: Nó không tiếp xúc điện giữa động cơ và roto. Nhờ đó, động cơ cảm ứng đáng tin cậy và mạnh mẽ hơn hẳn.

Lưu trữ năng lượng

Giống như tụ điện, cuộn cảm có khả năng lưu trữ năng lượng. Nhưng nó khác tụ điện ở chỗ: nó bị giới hạn về thời gian chúng có thể lưu trữ năng lượng. Vì năng lượng được lưu trữ trong một từ trường, sẽ sụp đổ khi nguồn điện bị ngắt.

Với chức năng này, cuộn cảm được sử dụng chủ yếu trong các bộ nguồn ở chế độ chuyển mạch, tương tự như bộ nguồn trong PC.

Trong các bộ nguồn đơn giản hơn, chế độ chuyển mạch không cách ly. Một cuộn cảm đơn được sử dụng thay thế cho một máy biến áp và một thành phần lưu trữ năng lượng.