Cuộn cảm là gì? Cấu tạo, phân loại và ứng dụng của cuộn cảm

Trong rất nhiều các thiết bị điện, cuộn cảm cũng được sử dụng rất phổ biến trong các máy biến áp, rơ le… Tuy nhiên, bạn có biết cuộn cảm là gì? Cấu tạo của cuộn cảm như thế nào cũng như những công dụng của cuộn cảm là gì? Tất cả sẽ được Hiokivn.com giới thiệu ngay sau đây. 

Cuộn cảm là gì?

Khi tìm hiểu về cuộn cảm là gì? Bạn sẽ thấy có rất nhiều thông tin về cuộn cảm. 

Cuộn cảm (còn được gọi là cuộn từ, cuộn từ cảm) là một loại linh kiện điện tử dạng thụ động được làm từ một dây dẫn quấn nhiều vòng. Cuộn cảm có khả năng sinh ra từ trường môi khi có dòng điện đi qua.

Tìm hiểu về cuộn cảm là gì trong các mạch điện tử

Vậy cuộn cảm tiếng anh là gì? Đó là Inductor. Độ tự cảm của cuộn cảm là L và được đo bằng đơn vị là Henry (H). Cuộn cảm là linh kiện có mặt trong nhiều mạch điện tử. 

Để đo kiểm tra cuộn cảm, bạn có thể tham khảo cách đo cuộn cảm bằng đồng hồ vạn năng để biết thêm thông tin chi tiết.

Cấu tạo và nguyên lý làm việc của cuộn cảm

Ngoài việc tìm hiểu cuộn cảm là gì? Bạn cũng cần hiểu rõ về cấu tạo của cuộn cảm cũng như nguyên lý làm việc của cuộn cảm. Từ đó, bạn sẽ dễ dàng trong việc sử dụng, sửa chữa cũng như nắm được nguyên tắc hoạt động của chúng. 

Cấu tạo của cuộn cảm

Khi tìm hiểu cấu tạo cuộn cảm bạn sẽ thấy các linh kiện này được cấu tạo rất đơn giản chỉ với 1 vài bộ phận. Vậy cuộn cảm có cấu tạo như thế nào? Câu trả lời như sau:

Cấu tạo của cuộn cảm là những vòng dây được quấn lại với nhau theo nhiều vòng. Loại dây quấn sẽ được đơn emay cách điện cực tốt. Ngoài ra, cấu tạo cuộn cảm còn có phần lõi dây được làm từ nhiều vật liệu khác nhau: không khí, vật liệu dẫn từ như  Ferrite, lõi thép… 

Cấu tạo cuộn cảm rất đơn giản

Nguyên lý hoạt động của cuộn cảm

Ngoài tìm hiểu về cấu tạo của cuộn cảm, bạn có thể tiếp tục tham khảo nguyên lý hoạt động của cuộn cảm như thế nào. Tìm hiểu về nguyên lý hoạt động cuộn cảm sẽ giúp bạn dễ dàng hiểu được nguyên tắc làm việc của các thiết bị điện. 

Khi dòng điện một chiều DC có đường độ dòng điện cũng như chiều không thay đổi, tức là tần số lúc này bằng 0. Khi đó, cuộn cảm sẽ làm việc tương tự điện trở với mức trở kháng sẽ là 0, tức là cuộn dây nối đoản mạch. Khi đó, dòng điện đi qua cuộn cảm với mức từ trường B sẽ có cường độ cũng như chiều không thay đổi.

Sơ đồ nguyên lý hoạt động của cuộn cảm

Trong trường hợp khi bạn lắp đặt cuộn cảm với dòng điện xoay chiều AC. Khi đó, dòng điện ở cuộn cảm cũng sẽ sản sinh ra loại từ trường B có khả năng biến tiến với điện trường E biến thiên và sẽ vuông góc với từ trường. Khi đó, cuộn cảm sẽ có mức cảm kháng phụ thuộc vào mức tần số của dòng điện xoay chiều AC.

Loại cuộn cảm L cũng có khả năng hoạt động là lọc tính nhiễu rất tốt để phục vụ cho các mạch nguồn DC làm việc có lẫn tạp nhiễu ở từng mức độ tần số khác nhau. Tùy thuộc vào đặc điểm của từng cuộn cảm để ổn định dòng đáp ứng cho các công việc liên quan đến mạch lọc tần số. 

Như vậy, bạn có thể thấy cấu tạo của cuộn cảm gồm các cuộn dây cùng lọc cuộn cảm được quấn lại với nhau. Do vậy, nguyên lý hoạt động của cuộn cảm phụ thuộc vào dòng điện DC/AC cũng như mức tần số của dòng điện. 

Ký hiệu cuộn cảm  

Trước khi tiến hành lắp đặt hay sửa chữa cuộn cảm, bạn chắc chắn cần biết được ký hiệu của cuộn cảm để xác định vị trí trên mạch điện. Vậy, cuộn cảm ký hiệu là gì?

Ký hiệu cuộn cảm đơn giản

Bạn có thể tham khảo bảng kí hiệu cuộn cảm của một số loại khác nhau thông qua bảng dưới đây. Nguyên nhân bởi mỗi loại cuộn cảm sẽ có những ký hiệu khác nhau. 

Bảng ký hiệu các loại cuộn cảm hiện nay

Phân loại cuộn cảm

Trên thị trường có rất nhiều loại cuộn cảm khác nhau để phù hợp với từng mạch điện tử hay các thiết bị. Tuy nhiên, để hiểu rõ về cuộn cảm bạn vẫn cần nắm được cuộn cảm được phân thành những loại nào? Đồng thời, nên căn cứ vào đâu để phân loại cuộn cảm?

Các loại cuộn cảm phổ biến hiện nay

Bạn có thể tham khảo những thông tin về cách phân loại cuộn cảm dưới đây. Đa số, cuộn cảm được phân loại dựa trên căn cứ về cấu tạo cũng như công dụng. Hiện nay, cuộn cảm được phân loại thành 3 loại chính:

• Cuộn cảm âm tần.
• Cuộn cảm trung tần.
• Cuộn cảm cao tần.

Ngoài ra, phân loại cuộn cảm cũng có thể dựa theo hình tháng và cấu tạo. Phân loại cuộn cảm theo hình dáng sẽ có những dạng cuộn cảm cắm và cuộn cảm dán. Bạn cũng có thể dựa vào cấu tạo các lõi cuộn cảm để phân loại dễ dàng như cuộn cảm loại lõi không khí, lõi ferit, lõi thép… 

Bạn có thể tham khảo một số cuộn cảm đang được sử dụng phổ biến hiện nay. dưới đây đa số là những cuộn cảm được phân loại theo cấu tạo của lõi. 

• Cuộn cảm có nhiều lớp: gồm có 1 ống dây cũng 1 lõi cuộn cảm có nhiều lớp dùng trong các bộ lọc nhiễu hay sạc cho các phương tiện giao thông sử dụng điện. 
• Cuộn cảm lõi không khí: với vật liệu lõi là không khí, làm việc trong các ứng dụng có tần số. 
• Cuộn cảm ống: sử dụng trong những ứng dụng chuyển đổi năng lượng, mạch lọc, bộ thu TV và radio. 
• Cuộn cảm lõi Ferrite: là cuộn cảm có lõi bằng vật liệu Ferrite ( gồm có sắt và oxit được trộn lẫn nhau) dùng cho các ứng dụng có tần số cao như bộ lọc pi, mạch công tắc… 
• Cuộn cảm ống dây: gồm có 1 dây dẫn được đặt bên trong ống dây, có lõi là Ferrite dùng trong ứng dụng adapter như mạch SMPS, bộ lọc đầu ra, đầu vào… 

Ngoài ra, còn có rất nhiều loại cuộn cảm khác như cuộn cảm lõi hình xuyến, cuộn cảm vòng màu, cuộn cảm dán, cuộn cảm ghép, cuộn cảm chip nhiều lớp… Mỗi cuộn cảm sẽ có những ứng dụng khác nhau dùng trong các bộ phận mạch điện tử. 

Xem thêm: Hướng dẫn đo thông mạch bằng đồng hồ vạn năng chi tiết, đảm bảo an toàn

Các đại lượng đặc trưng của cuộn cảm

Ngoài việc tìm hiểu những thông tin về cuộn cảm là gì? Cấu tạo hay ký hiệu của cuộn cảm. Bạn cũng cần hiểu những đại lượng của cuộn cảm để từ đó dễ dàng tính được đơn vị của cuộn cảm. 

Hệ số tự cảm (định luật Faraday)

Hệ số tự cảm của cuộn cảm được hiểu đơn giản là đại lượng thể hiện sức điện động cảm ứng của cuộn dây mỗi khi dòng điện biến thiên di chuyển qua cuộn cảm.

L = ( µr.4.3,14.n2.S.10-7 ) / l

L: đại lượng chỉ hệ số tự cảm của cuộn dây, đơn vị Henrry (H)

n: là số vòng dây được quấn trên cuộn cảm. 

l: chiều dài của cuộn dây (m).

S: tiết diện của lõi dây, đơn vị m2.

µr : là hệ số từ thẩm của vật liệu làm lõi .

Đại lượng cảm kháng

Cảm kháng của cuộn dây (cuộn cảm) sẽ được hiểu là đại lượng biểu trưng cho sự cản trở dòng điện của cuộn cảm với loại dòng điện xoay chiều. 

ZL = 2.314.f.L

Trong đó

ZL: cảm kháng, đơn vị là Ω.

f: tần số, đơn vị Hz.

L: hệ số tự cảm, đơn vị Henrry.

Điện trở thuần của cuộn cảm

Điện trở thuần của mỗi cuộn cảm được biết đến là loại điện trở có thể thực hiện đo bằng đồng hồ vạn năng. Khi điện trở thuần ở mức nhỏ khi đối chiếu với cảm kháng có nghĩa là cuộn cảm vẫn hoạt động tốt. 

Chính vì vậy, khi muốn kiểm tra cuộn cảm bạn cũng có thể sử dụng đồng hồ vạn năng để đo mức điện trở thuần. Bạn chú ý nên chọn những thiết bị đo có khả năng đo điện trở như Hioki DT4254, Hioki DT4256…

Tính chất nạp, xả của cuộn cảm

Cuộn cảm nạp năng lượng khi có dòng điện đi qua. Cuộn cảm sẽ tiến hành nạp năng lượng thông qua từ trường và được tính theo công thức. 

W = L.I2 / 2

W : năng lượng ( June )

L : Hệ số tự cảm ( H )

I dòng điện.

Công dụng của cuộn cảm là gì?

Vậy, công dụng của cuộn cảm là gì? Các loại cuộn cảm có công dụng gì với các mạch điện tử, thiết bị điện? Bạn có thể tham khảo những ứng dụng của cuộn cảm trong thực tế dưới đây. 

Nam châm điện

Đây là ứng dụng cuộn cảm đơn giản nhất. Cuộn cảm làm từ trường xuất hiện khi dòng điện đi qua kết hợp với lõi thép cuốn bên ngoài sẽ hút các kim loại khác. 

Cuộn cảm dùng làm nam châm điện

Cuộn cảm lọc nhiễu

Cuộn cảm có ứng dụng trong các bộ lọc tần số như bộ lọc cao, thông thấp, loại bỏ băng tần. Cuộn cảm lọc tách tần số không cần thiết ra khỏi tín hiệu.

Cảm biến dò kim loại

Khi tìm hiểu về công dụng của cuộn cảm là gì? Bạn có thể thấy cuộn cảm còn có công dụng dò kim loại mà không cần chạm vào chúng. Cuộn cảm có thể dò kim loại nhờ từ trường xuất hiện khi có dòng điện đi qua để phát hiện các vật bằng kim loại. 

Máy biến áp

Công dụng của cuộn cảm còn được dùng trong các máy biến áp với hai loại cuộn cảm riêng biệt nhưng có chung lõi sử dụng từ thông để tạo EMF trong các cuộn cảm. Máy biến áp có khả năng tăng hoặc giảm mức điện áp khi truyền tải điện. 

Máy biến áp sử dụng cuộn cảm

Rơ le điện tử

Rơ le được biết đến là công tắc điện với cuộn cảm tạo từ trường khi cuộn dây được cấp điện. Khi đó, rơ le sẽ có dòng điện đi qua. 

Loa

Loa có cấu tạo với nam châm hình trụ có cuộn cảm với hai cực N, cực S với từ trường mạnh. Cuộn cảm được kết nối với màng loa để dễ dàng dao động ra vào.

Bạn có thể tham khảo thêm cách kiểm tra loa sống hay chết khi loa gặp sự cố hỏng hóc

Micro

Khi tìm hiểu ứng dụng của cuộn cảm bạn cũng có thể tìm hiểu về micro với cấu tạo tương tự như loa. Micro có cuộn cảm với dây lớn hơn. Nhờ vậy, trở kháng của micro ở mức cao để tạo nên các âm thanh khác nhau. 

Ngoài ra, ứng dụng của cuộn cảm cũng được dùng cho nhiều lĩnh vực khác nhau như động cơ, thiết bị điện… Bạn có thể dựa vào từng công việc để lựa chọn được cuộn cảm phù hợp với công việc. 

Cách đọc giá trị cuộn cảm

Trước khi tiến hành lắp đặt cuộn cảm, bạn có thể dựa vào những giá trị trên cuộn cảm để đối chiếu với mạch điện tử. Điều này sẽ đảm bảo bạn lắp đúng loại có giá trị phù hợp với mạch điện. Dưới đây là hướng dẫn cách đọc giá trị cuộn cảm của một số loại mà bạn cần biết. 

Cuộn cảm 4 vạch màu

Cách đọc cuộn cảm đối với loại 4 vạch màu sẽ được thực hiện bằng cách đọc giá trị cuộn cảm theo từng vòng màu. 

•  Vòng màu số 1: là chỉ số có nghĩa là thứ nhất hoặc là chấm thập phân. 
• Vòng màu số 2: có nghĩa là số thứ hai hoặc chấm thập phân. 
• Vòng màu số 3: là chỉ số 0, đơn vị pH. 
• Vòng màu số 4: được dùng để chỉ dung sai %. 

Bảng giá trị cuộn cảm 4 vạch màu

 Cuộn cảm 5 vạch màu

Các loại cuộn cảm 5 vạch màu là những cuộn cảm dùng trong vô tuyến quân sự. Ý nghĩa của từng vạch màu như sau:

• Vòng vạch màu 1: màu bạc, dùng cho cấp quân sự. 
• Vòng vạch màu thứ 2: giá trị điện cảm.
• Vòng vạch màu thứ 3: có nghĩa là  giá trị điện cảm. 
• Vòng vạch màu thứ 4: hệ số nhân. 
• Vòng vạch màu thứ 5: có nghĩa là dung sai. 

Bảng giá trị cuộn cảm 5 vạch màu

Như vậy, bạn có thể dựa vào bảng trên để hiểu thêm về cách đọc giá trị cuộn cảm. 

• Vạch hai màu: cuộn cảm dùng trong tần số vô tuyến quân sự. 
• Vạch thứ 2 màu xanh dương là 6, vạch thứ 3 là xanh lá sẽ có số tổng hợp là 65. 
• Vạch thứ 4, mang màu nâu tức là hệ số nhân, tức là nhân với 10^1

Những thông tin về cuộn cảm là gì? Những hướng dẫn đọc giá trị cuộn cảm. Từ đó, bạn có thể dễ dàng sử dụng cuộn cảm để phục vụ tốt cho từng công việc. Ngoài ra, để kiểm tra cuộn cảm, ta cần sử dụng đồng hồ vạn năng có chức năng đo cuộn cảm. Người dùng nên mua các dòng đồng hồ vạn năng cao cấp đến từng thương hiệu nổi tiếng như đồng hồ vạn năng Hioki, đồng hồ vạn năng Kyoritsu, … để hỗ trợ công việc một cách tốt nhất.