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

Cuộn cảm được biết đến là một linh kiện điện tử thụ động. Cuộn cảm được dùng để chứa từ trường. Và nó cũng là thiết bị điện được cấu tạo bởi một cuộn dây dẫn thành nhiều vòng lại. Trong đo, thì lõi của cuộn cảm có thể là vật dẫn từ hoặc là lõi thép kỹ thuật. Vậy cuộn cảm là gì? Cấu tạo và tính ứng dụng của cuộn cảm? Chúng ta sẽ cùng nhau đi tìm hiểu ở bài viết dưới đây nhé!

Cuộn cảm là gì?

Cuộn cảm có tên tiếng Anh là Inductor. Là một linh kiện điện tử thụ động. Nó được cấu tạo từ một dây dẫn, và được quấn thành nhiều vòng. Lõi của dây dẫn có thể là không khí hoặc là vật liệu dẫn từ. Đặc biệt, khi dòng điện chạy qua thì nó sẽ sinh ra từ trường. Đơn vị đặc trưng này chính là độ tự cảm Henry. Được ký hiệu H và đơn vị đo cảm ứng điện L trong cuộn H.

Hay hiểu một cơ bản hơn thù cuộn cảm được tạo thành từ một cuộn dây bao quanh lõi. Với sự thay đổi của dòng điện được đi qua cuộn dây. Nó tạo ra từ trường xung quanh nó. Và từ trường này, dựa theo luật Lenz thì nó tạo ra một EMF trên cuộn dây ngược hướng với dòng điện đầu vào. Vì vậy, mà cuộn cảm kháng lại bất kỳ thay đổi nào trong dòng cấp.

Các đại lượng của cuộn cảm

Với đại lượng của cuộn cảm thì những đại lượng này đóng một vai trò rất quan trọng. Những đại lượng gồm có:

Hệ số tự cảm

Với hệ số tự cảm ( nó dựa trên định luật Faraday), là mức độ cảm ứng của cuộn cảm khi có một dòng điện biến thiên chạy qua. Và hệ số tự cảm được ký hiệu là L. Và có công thức tính hệ số tự cảm như sau:

L= ( µr x 4 x 3,14 x n2 x S x 10-7 ) / l

Trong đó:

• L: Ký hiệu hệ số tự cảm của cuộn cảm. Đơn vị là H

• n: Số vòng dây cuộn có

• l: Chiều dài của cuộn cảm được tính bằng mét (m)

• S: Tiết diện của lõi cuộn cảm. Được tính bằng m2

• µr: Hệ số từ thẩm của vật liệu được dùng để làm lõi

Cảm kháng

Cảm kháng của cuộn cảm chính là đại lượng đặc trưng của biểu thị. Biểu thị này cho sự cản trở dòng điện của cuộn cảm với dòng điện xoay chiều. Và công thức tính đại lượng này là:

ZL= 2 x 314 x fxL

Trong đó:

• ZL: Ký hiệu của cảm kháng, đơn vị Ω

• f: Tần số có đơn vị Hz

• L: Hệ số tự cảm, đơn vị là Henry

Điện trở thuần của cuộn cảm

Là điện trở mà ta có thể đo được bằng đồng hồ vạn năng. Và dòng điện trở thuần tương đối nhỏ so với cảm kháng khi mà chất lượng của cuộn cảm tốt.

Dòng điện trở này sinh ra nhiệt khi cuộn dây có thể hoạt động. Nên nó được gọi là điện tổn hao. 

Nó có tính chất nạp, xả của cuộn cảm: Cuộn dây nạp năng lượng: Khi một dòng điện chạy qua cuộn dây, cuộn dây nạp một năng lượng dưới dạng từ trường. Và nó được tính theo công thức:

W= L x I2/2

Trong đó:

• W: năng lượng (Jun)

• L: hệ số tự cảm (H)

• I: dòng điện

Cuộn cảm có tác dụng gì?

• Như đã nói ở trên, thì cuộn cảm được dùng để có thể dẫn dòng điện một chiều trong mạch điện tử. Và nó tạo thành mạch cộng hưởng bằng cách ghép nối hoặc là ghép song song với tụ.

• Ngoài ra, cuộn cảm có tác dụng là chặn dòng điện cao tần trong mạch điện. Người dùng có thể phân chia cuộn cảm dựa vào cấu tạo và phạm vi ứng dụng. Thì cuộn cảm có những loại sau: cuộn cảm âm tần, cuộn cảm trung tâm và cuộn cảm cao tần.

• Thiết bị còn có thể chặn được dòng điện cao tần trong mạch điện. Và nó còn được ghép nối hoặc là song song với tụ điện. Và tạo ra thành mạch cộng hưởng để có thể điều chỉnh được các thiết bị như: tivi, radio…

• Tác dụng cuối cùng, chính là dẫn dòng điện một chiều. Và chặn được dòng điện xoay chiều đi qua.

Với những tác dụng này thì tính ứng dụng của cuộn cảm vô cùng phổ biến. Để hiểu thêm thì chúng ta cùng nhau đi tìm hiểu ở mục tiếp theo nhé!

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cuộn cảm

Cấu tạo

Như đã nói thì trong cuộn cảm, người ta sẽ thường chia thành: cuộn cảm âm tần, cuộn cảm trung tần và cuộn cảm cao tần. 

Đối với cuộn cảm cao tần và âm tần thì nó bao gồm có một số vòng dây quấn lại thành nhiều vòng. Những dây quấn này còn được sơn thêm một lớp emay, để có thể cách điện. Và lõi cuộn dây có thể là không khí hoặc vật liệu dẫn từ như: Ferrite hay lõi thép kỹ thuật.

Ngoài ra, người dùng có thể phân loại theo hình dáng ta có loại cắm và loại dán. Còn đối với việc phân loại theo cấu tạo. Thì ta có loại có lõi và không lõi. Còn phân loại tính ứng dụng của cuộn cảm thì có cao tần và âm tần. Tuy cuộn cảm đa dạng về mẫu mã, chủng loại. Thì nó đều mang tính chất chung là cuộn dây cảm ứng điện từ.

Nguyên lý hoạt động 

Với nguyên lý hoạt động của cuộn cảm thì nó được hoạt động như sau:

Hướng của từ trường sẽ được tạo ra. Để có thể xác định được bằng quy tắc bàn tay phải. nếu cuộn tròn ngón tay của bạn. Và tưởng tượng như bạn đã giữ dây dẫn và chỉ ngón tay cái của bạn theo hướng của dòng điện. Thid ta thấy được ngón cái chính là hướng của dòng điện. Trong khi các ngón tay cong thì nó sẽ cho thấy hướng của từ trường xung quanh dây dẫn.

Và một cuộn cảm chính là một dây dẫn. Và được bọc dưới dạng một cuộn dây. Một từ trường khác nó sẽ được tạo ra bằng cách thay đổi nào trong dòng điện cấp. Và tốc độ thay đổi của nguồn cấp càng cao. Thì tốc độ thay đổi của từ trường cũng được tăng cao lên. Cùng lúc đó thì dòng điện cảm ứng đối lập lại càng mạnh.

Hoặc ta có thể hiểu một cách đơn giản là, điện kháng hay điện trở của cuộn cảm khi tần số tăng. Và nó được tăng đến mức chặn hoàn toàn dòng điện vào. Vì vậy, một cuộn cảm có thể chặn được dòng điện xoay chiều. Nhưng trong lúc đó thì nó hoạt động như ngắn mạch cho dòng điện một chiều.

Cách mắc cuộn cảm

Cuộn cảm mắc song song

Đối với cách mắc này, thì độ tự cảm hay từ dung sẽ được giảm đi

Cuộn cảm mắc nối tiếp

Với việc mắc nối tiếp nhiều (n) cuộn dây lại với nhau. Thì tổng từ dung sẽ tăng và bằng tổng của các từ dung.

Ứng dụng của cuộn cảm trong đời sống

Cảm biến cảm ứng

Cuộn cảm sẽ được sử dụng trong cảm biến cảm ứng. Nó được đánh giá cao về khả năng dễ vận hành và có độ chính xác cao. Nói về nguyên lý hoạt động thì nó được cảm nhận từ trường. Hoặc là sự hiện diện của vật liệu có tính thấm từ tính từ khoảng cách xa.

Với dòng cảm biến cảm ứng thì nó xuất hiện ở xung quanh chúng ta. Nhưng đôi khi chúng ta lại không ra chúng. Ví dụ như: đèn giao thông….

Tuy nhiên, cảm biến cảm ứng này nó cũng có phần hẹn chế. Sự hạn chế này ảnh hưởng từ 2 yếu tố. Chính 2 yếu tố này nó hạn chế đi tính ứng dụng của cuộn cảm. Đó là:

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

• Đối tượng phải có từ tính

Ứng dụng của cuộn cảm trong cảm biến lọc nhiễu

Trong cảm biến lọc nhiễu thì nó giống như tụ điện và điện trở cuộn cảm. Nó được sử dụng nhiều trong bộ lọc tần số như: bộ lọc cao, thông thấp hay bộ lọc loại bỏ băng tần.

Relay (rơ le)

Cuộn cảm được ứng dụng trong sản xuất các thiết bị điện tử Rơ le được hoạt động dựa trên nguyên lý là thông qua cuộn cảm biến dòng điện thành từ trường. Sau đó, thì từ trường nó sẽ tạo ra thành lực cơ học bằng cách thông qua lực hút. Để có thể tiến hành một động tác về cơ khí như: đóng mở công tắc hay đóng mở các hành trình của một thiết bị tự động….

Micro- Loa

Trong thiết bị này thì micro nó như một chiếc loa thu nhỏ. Và micro và loa có cấu tạo giống nhau. Nhưng trên cuộn cảm của micro thì số vòng quấn của nó lớn hơn rất nhiều. Vì vậy mà kháng trở của cuộn cảm micro rơi vào khoảng 600Ω. Trong khi đó, kháng trở của loa chỉ từ 4Ω – 16Ω. Ngoài ra, màng micro được cấu tạo rất mỏng. Để có thể dễ dàng dao động khi mà âm thanh tác động vào.

Động cơ cảm ứng

Bình thường thì các cuộn cảm bị cố định ở một số vị trí nhất định. Để có thể xác định và điều chỉnh với từ trường bất kỳ. Động cơ cảm ứng tận dụng được lực từ tác dụng lên cuộn dây. Để có thể biến năng điện thành cơ năng.

Và mục đích của động cơ cảm ứng chính là tạo ra từ trường quay cùng lúc với đầu vào xoay chiều. 

Điểm mạnh của loại này là nó không tiếp xúc điện giữa động cơ và roto. Nhờ vậy mà động cơ cảm ứng tin cậy và mạnh mẽ hơn hẳn.

Trên đây là những kiến thức mà được vandieukhienvn tổng hợp. Mong qua bài viết có thể giúp bạn hiểu được cuộn cảm là gì? Cấu tạo và ứng dụng của cuộn cảm. Và có thể giúp bạn ứng dụng được cuộn cảm trong đời sống một cách tốt nhất.

Cảm ơn bạn đã quan tâm và theo dõi bài viết. Hẹn gặp lại bạn trong bài viết tiếp theo. Chúc bạn có một ngày vui vẻ!