Tiếp tục tìm hiểu về các linh kiện điện tử, BKAII sẽ cùng các bạn tìm hiểu về cuộn cảm với những thông tin liên quan đến khái niệm, cấu tạo và nguyên lí hoạt động nhé!
Khác với tụ điện, cuộn cảm không phải là một thành phần quá quen thuộc trong các mạch điện tử. Mặt khác, nó lại còn 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.
Cuộn cảm [hay cuộn từ, cuộn từ 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 [hay từ dung] L đo bằng đơn vị Henry [H].
Nguyên lý làm việc
Đối với dòng điện một chiều [DC], dòng điện có cường độ và chiều không đổi [tần số bằng 0]. Cuộn dây hoạt động như một điện trở có điện kháng gần bằng không hay nói khác hơn cuộn dây nối đoản mạch. Dòng điện trên cuộn dây sinh ra một từ trường [B] có cường độ và chiều không đổi.
Khi mắc điện xoay chiều [AC] với cuộn dây, dòng điện trên cuộn dây sinh ra một từ trường [B] biến thiên và một điện trường [E] biến thiên, nhưng luôn vuông góc với từ trường. Cảm kháng của cuộn dây phụ thuộc vào tần số của dòng xoay chiều.
Cuộn cảm L có đặc tính lọc nhiễu tốt cho các mạch nguồn DC có lẫn tạp nhiễu ở các tần số khác nhau tùy vào đặc tính cụ thể của từng cuộn dây, giúp ổn định dòng, ứng dụng trong các mạch lọc tần số.
Cấu tạo của cuộn cảm
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.
Công dụng của cuộn cảm
Trong mạch điện tử, cuộn cảm là vật dụng dùng để dẫn dòng điện một chiều. Ghép nối hay ghép song song với tụ để tạo thành mạch cộng hưởng. Trong mạch điện, cuộn cảm có tác dụng chặn dòng điện cao tần
Các đại lượng đặc trưng của cuộn cảm:
- Hệ số tự cảm: là đại lượng đặc trung cho sức điện động cảm ứng của cuộn dây khi có dòng điện biến thiên chạy qua.
- Cảm kháng: là một trong những đại lượng đặc trưng cho sự cản trở dòng điện của cuộn dây đối với dòng điện xoay chiều.
- Điện trở thuần của cuộn dây: là điện trở mà người sử dụng có thể đo được thông qua đồng hồ vạn năng. Nếu cuộn dây có chất lượng thì điện trở thuần sẽ tương đối nhỏ so với cảm kháng. Điện trở thuần chính là điện trở hao tổn vì trong quá trình hoạt động điện trở này sinh ra nhiệt làm cho cuộn dây nóng lên.
Xem thêm:
Hi vọng qua bài viết này bạn có thể biết thêm được những thông tin bổ ích về cuộn cảm. Có thắc mắc hay cần thêm thông tin gì các bạn liên hệ BKAII nhé!
"BKAII -Thiết bị truyền thông TỐT nhất với giá CẠNH TRANH nhất!"
Không giống như dòng điện một chiều, dòng điện xoay chiều có sự biến đổi giá trị theo thời gian, chính vì vậy mà khi tìm hiểu về dòng xoay chiều sẽ có nhiều tham số hơn. Và phản ứng của các phần tử thụ động như điện trở, tụ điện, cuộn dây sẽ bị ảnh hưởng bởi yếu tố biên thiên xoay chiều, như: công suất, điện cảm, điện dung…
1. Khái niệm về dòng điện xoay chiều
Dòng điện xoay chiều là dòng điện có chiều và giá trị biến đổi theo thời gian, những thay đổi này thường tuần hoàn theo một chu kỳ nhất định.
Ở trên là các dòng điện xoay chiều hình sin, xung vuông và xung nhọn.
Chu kỳ và tần số của dòng điện xoay chiều.
Chu kỳ của dòng điện xoay chiều ký hiệu là T là khoảng thời gian mà điện xoay chiều lặp lại vị trí cũ , chu kỳ được tính bằng giây [s]
Tần số điện xoay chiều : là số lần lặp lại trang thái cũ của dòng điện xoay chiều trong một giây ký hiệu là F đơn vị là Hz
F = 1 / T
Pha của dòng điện xoay chiều :
Nói đến pha của dòng xoay chiều ta thường nói tới sự so sánh giữa 2 dòng điện xoay chiều có cùng tần số .
* Hai dòng điện xoay chiều cùng pha là hai dòng điện có các thời điểm điện áp cùng tăng và cùng giảm như nhau:
* Hai dòng điện xoay chiều lệch pha : là hai dòng điện có các thời điểm điện áp tăng giảm lệch nhau .
* Hai dòng điện xoay chiều ngược pha : là hai dòng điện lệch pha 180 độ, khi dòng điện này tăng thì dòng điện kia giảm và ngược lại.
Biên độ của dòng điện xoay chiều
Biên độ của dòng xoay chiều là giá trị điện áp đỉnh của dòng điện.xoay chiều, biên độ này thường cao hơn điện áp mà ta đo được từ các đồng hồ
Giá trị hiệu dụng của dòng điện xoay chiều
Thường là giá trị đo được từ các đồng hồ và cũng là giá trị điện áp được ghi trên zắc cắm nguồn của các thiết bị điện tử., Ví dụ nguồn 220V AC mà ta đang sử dụng chính là chỉ giá trị hiệu dụng, thực tế biên độ đỉnh của điện áp 220V AC khoảng 220V x 1,4 lần = khoảng 300V
Công xuất của dòng điện xoay chiều.
Công xuất dòng điện xoay chiều phụ thuộc vào cường độ, điện áp và độ lệch pha giữa hai đại lượng trên , công xuất được tính bởi công thức :
P = U.I.cosα
- Trong đó U : là điện áp
- I là dòng điện
- α là góc lệch pha giữa U và I
=> Nếu dòng xoay chiều đi qua điện trở thì độ lệch pha gữa U và I là α = 0 khi đó cosα = 1 và P = U.I
=> Nếu dòng xoay chiều đi qua cuộn dây hoặc tụ điện thì độ lệch pha giữa U và I là +90 độ hoặc -90độ, khi đó cosα = 0 và P = 0 [ công xuất của dòng điện xoay chiều khi đi qua tụ điện hoặc cuộn dây là = 0]
2. Dòng điện xoay chiều đi qua R, C, L
1- Dòng điện xoay chiều đi qua điện trở
Dòng điện xoay chiều đi qua điện trở thì dòng điện và điện áp cùng pha với nhau , nghĩa là khi điện áp tăng cực đại thì dòng điện qua trở cũng tăng cực đại. như vậy dòng xoay chiều có tính chất như dòng một chiều khi đi qua trở thuần.do đó có thể áp dụng các công thức của dòng một chiều cho dòng xoay chiều đi qua điện trở
I = U / R hay R = U/I Công thức định luật ohm
P = U.I Công thức tính công xuất
2- Dòng điện xoay chiều đi qua tụ điện .
Dòng điện xoay chiều đi qua tụ điện thì dòng điện sẽ sớm pha hơn điện áp 90 độ
* Dòng xoay chiều đi qua tụ sẽ bị tụ cản lại với một trở kháng gọi là Zc, và Zc được tính bởi công thức
Zc = 1/ [ 2 x 3,14 x F x C ]
- Trong đó Zc là dung kháng [ đơn vị là Ohm ]
- F là tần số dòng điện xoay chiều [ đơn vị là Hz]
- C là điện dung của tụ điện [ đơn vị là µ Fara]
Công thức trên cho thấy dung kháng của tụ điện tỷ lệ nghịch với tần số dòng xoay chiều [nghĩa là tần số càng cao càng đi qua tụ dễ dàng] và tỷ lệ nghịc với điện dung của tụ [ nghĩa là tụ có điện dung càng lớn thì dòng xoay chiều đi qua càng dễ dàng]
=> Dòng một chiều là dòng có tần số F = 0 do đó Zc = ∞ vì vậy dòng một chiều không đi qua được tụ.
3- Dòng điện xoay chiều đi qua cuộn dây.
Khi dòng điện xoay chiều đi qua cuộn dây sẽ tạo ra từ trường biến thiên và từ trường biến thiên này lại cảm ứng lên chính cuộn dây đó một điện áp cảm ứng có chiều ngược lại , do đó cuộn dây có xu hướng chống lại dòng điện xoay chiều khi đi qua nó, sự chống lại này chính là cảm kháng của cuộn dây ký hiệu là ZL
ZL = 2 x 3,14 x F x L
- Trong đó ZL là cảm kháng [ đơn vị là Ohm]
- L là hệ số tự cảm của cuộn dây [ đơn vị là Henry] L phụ thuộc vào số vòng dây quấn và chất liệu lõi .
- F là tần số dòng điện xoay chiều [ đơn vị là Hz]
Từ công thức trên ta thấy, cảm kháng của cuộn dây tỷ lệ thuận với tần số và hệ số tự cảm của cuộn dây, tần số càng cao thì đi qua cuộn dây càng khó khăn => tính chất này của cuộn dây ngược với tụ điện.
=> Với dòng một chiều thì ZL của cuộn dây = 0 ohm, dó đó dòng một chiều đi qua cuộn dây chỉ chịu tác dụng của điện trở thuần R mà thôi [ trở thuần của cuộn dây là điện trở đo được bằng đồng hồ vạn năng ], nếu trở thuần của cuộn dây khá nhỏ thì dòng một chiều qua cuộn dây sẽ bị đoản mạch.
* Dòng điện xoay chiều đi qua cuộn dây thì dòng điện bị chậm pha so với điện áp 90 độ nghĩa là điện áp tăng nhanh hơn dòng điện khi qua cuộn dây .
=>> Do tính chất lệch pha giữa dòng điện và điện áp khi đi qua tụ điện và cuộn dây, nên ta không áp dụng được định luật Ohm vào mạch điện xoay chiều khi có sự tham gia của L và C được.
=>> Về công xuất thì dòng xoay chiều không sinh công khi chúng đi qua L và C mặc dù có U > 0 và I >0.
4- Tổng hợp hai dòng điện xoay chiều trên cùng một mạch điện
* Trên cùng một mạch điện , nếu xuất hiện hai dòng điện xoay chiều cùng pha thì biên độ điện áp sẽ bằng tổng hai điện áp thành phần.
* Nếu trên cùng một mạch điện , nếu xuất hiện hai dòng điện xoay chiều ngược pha thì biên độ điện áp sẽ bằng hiệu hai điện áp thành phần.