Cuộn cảm được sử dụng trong nhiều mục đích khác nhau trong gia đình và công nghiệp. Với nguyên lý hoạt động khá phức tạp bởi cấu tạo của chúng được làm từ một cuộn dây dẫn quấn nhiều vòng. Bài viết dưới đây sẽ cho bạn hiểu hơn về cuộn dây cảm và các ứng dụng mà cuộn từ này mang lại.
Cuộn cảm là gì?
Cuộn cảm có những tên khác như cuộn từ cảm hay cuộn từ là một dạng thiết bị điện không thể nào thiếu trong việc vận hành các sản phẩm. Là một loại linh kiện điện tử thụ động có khả năng sinh ra năng lượng trong từ trường khi dòng điện chạy qua nó và được tạo ra từ một dây dẫn điện với những vòng quấn.
Đại lượng đo lường của cuộn cảm
Đối với cảm kháng (ZL) đơn vị Ôm, chính là một đại lượng đặc trưng phản ánh sự cản trở dòng điện thể hiện với dòng điện xoay chiều. Công thức của cảm kháng có liên quan đến hệ số tự cảm (L) với đơn vị là Henry (H), tần số đơn vị f (Hz).
Điện trở thuần là một điện trở mà người dùng có thể đo được bằng đồng hồ vạn năng. Điện trở thuần là điện trở bị hao tổn do quá trình hoạt động điện trở thuần có khả năng sinh ra nhiệt độ làm cuộn dây trở nên nóng lên. Đối với một cuộn dây chất lượng thì điện trở thuần sẽ nhỏ hơn so với cảm kháng.
Một đại lượng đặc trưng cho cuộn cảm là hệ số tự cảm tuân theo định luật Faraday. Thể hiện cho sức điện động cảm ứng của cuộn dây khi có dòng điện chạy qua biến thiên. Với công thức có liên quan đến các hệ số từ thẩm của vật liệu dùng làm lõi, tiết diện của lõi cũng như chiều dài của cuộn và số vòng dây của cuộn.
Đơn vị của cuộn cảm
Như bạn đã biết, đơn vị của cuộn cảm là Henry, khi có dòng điện chạy qua cuộn dây sẽ bị thay đổi với tốc độ 1 ampere/s và có thể tạo ra 1V EMF trong cuộn dây, giá trị của cảm kháng sẽ bằng 1 Henry trong trường hợp này.
Cách đo lường cuộn cảm
Để đo cuộn cảm còn sử dụng tốt hay không, bạn nên dùng đồng hồ vạn năng, thanh Ôm hay thông mạch dí vào trực tiếp 2 đầu của cuộn từ. Nếu cuộn dây còn tốt thì điện trở sẽ giảm dần đến giá trị bất kỳ sẽ dừng lại hoặc trong thông mạch sẽ có còi báo. Khi đứt thì điện trở sẽ không hiển thị và không báo còi trên thông mạch.
Tác dụng của cuộn cảm như thế nào?
Vốn dĩ là một linh kiện điện tử nên cuộn cảm có rất nhiều tác dụng bổ ích trong đời sống và trong công nghiệp. Điển hình chúng dùng để ngăn chặn các dòng điện cao tần trong mạch điện. Khi ghép nối tiếp hay song song với tụ điện sẽ tạo ra các mạch cộng hưởng, thực hiện điều chỉnh trong các thiết bị điện như tivi, radio,…
Cấu tạo của cuộn cảm
Cấu tạo của cuộn cảm thường được làm từ những dây đồng cách điện quấn thành nhiều vòng như cuộn dây. Độ tự cảm của cuộn dây phụ thuộc nhiều vào các yếu tố như số vòng dây của cuộn, kích thước, hình dạng, loại vật liệu làm ra lõi, tính thấm từ.
Đặc điểm cấu tạo nên cuộn cảm
Có thể nói, vật liệu làm ra lõi là loại dây từ được tráng men được làm bằng dây đồng cách điện, sau đó người ta đã phủ nhiều lớp vật liệu polyme. Dây quấn sẽ được tạo thành nhiều hình dạng khác nhau bao gồm hình tròn, mặt cắt ngang hình vuông và hình chữ nhật.
Dây từ tính được lựa chọn nhằm hạn chế và điều hướng từ trường hiệu quả và loại dây này còn được cách điện để ngăn sự cố đoản mạch cũng như các sự cố khác ngoài dự đoán diễn ra.
Phân loại cuộn cảm phụ thuộc vào cấu tạo
Phụ thuộc vào cấu tạo và ứng dụng người ta phân chia cuộn cảm thành các loại như sau: cuộn âm tần, trung tần và cao tần. Cuộn cao tần và âm tần gồm một vài vòng dây quấn thành nhiều vòng, được sơn emay cách điện hoàn toàn.
Xét về các yếu tố như hình dáng thì bao gồm các loại dán và cắm. Nhưng khi xét về yếu tố cấu tạo thì được chia thành loại cuộn có lõi và không lõi. Trong khi đó xét về phạm vi ứng dụng thì chúng có các loại như cuộn dây từ cao tần và âm tần.
Nguyên lý hoạt động và thông số kỹ thuật của cuộn từ
Về cơ bản cuộn cảm có khả năng lưu trữ năng lượng điện từ dưới dạng năng lượng từ trường và chúng sử dụng dây dẫn để quấn thành một cuộn dây. Những nguyên lý để hoạt động của cuộn từ như thế nào và các thông số kỹ thuật ra sao sẽ được chia sẻ ở phần dưới đây.
Nguyên lý hoạt động của cuộn từ bạn cần biết
Như bạn đã biết, dòng điện một chiều có chiều và cường độ không đổi. Chúng hoạt động như một điện kháng cùng với điện trở. Khi đó, dòng điện sinh ra từ trường với chiều và cường độ không đổi.
Khi bạn mắc một mạch xoay chiều vào cuộn từ. Dòng điện sinh ra từ trường và biến thiên tạo ra một điện trường có thể biến thiên từ đó. Chúng mang đặc điểm luôn vuông góc với từ trường. Ngày nay, tần số của các dòng xoay chiều chính là các yếu tố ảnh hưởng vô cùng lớn đến cảm kháng.
Các thông số về kỹ thuật của cuộn từ
Với một thông số kỹ thuật ổn định, chất lượng sẽ giúp bạn sử dụng cuộn cảm hiệu quả. Các chỉ số được nói đến như hệ số tự cảm đây là đại lượng phản ảnh cuộn dây khi chúng đáp ứng với điện trường và từ trường bên ngoài. Cùng với 2 chỉ số khác như nội trở của cuộn và các khả năng tải dòng điện.
Tính chất mang tính đặc trưng của cuộn dây cảm
Sở dĩ là một linh kiện điện tử phục vụ trong đời sống và công nghiệp nên bất kỳ cuộn cảm nào cũng có những tính chất đặc trưng riêng của mình. Chúng tuy chỉ là những thành phần cực kì đơn giản nhưng chúng lại đóng một vai trò quan trọng. Và những tính chất ấy được thể hiện như thế nào hãy cùng theo dõi cùng chúng tôi.
Đối với tính chất nạp/xả của cuộn từ. Khi có dòng điện chạy qua các dây dẫn của cuộn từ cảm, chúng sẽ được nạp vào những năng lượng từ phần điện năng bổ sung và ngược lại.
Cảm ứng điện từ – một tính chất đặc trưng của cuộn cảm
Lúc có dòng điện đi qua dây dẫn từ đó cũng sinh ra từ trường phát ra bên ngoài. Do bản thân cuộn cảm được tạo ra từ các dây dẫn quấn thành nhiều vòng nên chúng có từ tính. Chính vì cái tính chất đặc trưng này đã giúp cho ứng dụng làm ra nam châm thành công. Chỉ cần sử dụng quy tắc bàn tay phải sẽ xác định được chiều.
Cản trở dòng điện biến thiên
Khi bạn mở công tắc thì dòng điện sẽ chạy qua cuộn dây, khi ấy sẽ sinh ra từ trường. Chính dòng điện cảm ứng từ sinh ra từ trường chống lại nguyên nhân phát sinh ra chúng. Vì thế mà chiều của từ trường cảm ứng luôn ngược chiều với từ trường do dòng điện phát sinh.
Cuộn cảm được sử dụng với mục đích gì?
Hiện nay cuộn cảm đang rất phổ biến vì độ tiện ích của nó. Chính những ứng dụng sử dụng được trong các thiết bị điện đã làm cho chúng có thể phục vụ cho các mục đích sử dụng khác nhau của người dùng. Dưới đây là những mục đích mà cuộn dây có thể phục vụ cho người dùng thiết bị điện.
Nam châm điện ứng dụng cơ bản của cuộn cảm
Có thể nói, nam châm điện chính là ứng dụng phổ biến và cơ bản nhất của cuộn cảm. Chúng được sử dụng trong các thiết bị điện trong gia đình, các loại trò chơi điện tử tại các khu trò chơi. Ngoài ra chúng còn sử dụng cho loa âm thanh để nâng cấp thành những chiếc loa chất lượng ổn định và kể cả tivi tại nhà.
Sử dụng trong việc hoạt động máy biến áp
Ngày nay, máy biến áp được sử dụng trong việc thay đổi hiệu điện thế thay đổi theo từng nhu cầu và mục đích của người dùng. Xuất hiện nhiều trong đời sống và sản xuất. Trong trạm biến áp , máy có thể giúp hạ điện áp xuống từ đường dây cao thế để người dùng sử dụng một cách tiện lợi và an toàn.
Chúng dùng làm cảm biến dò kim loại
Cuộn cảm còn được sử dụng trong các cảm biến tiệm cận để dò các vật bằng kim loại ở gần đấy mà không có bất cứ tiếp xúc nào. Được dựa vào những nguyên lý hoạt động của cuộn từ tạo ra một từ trường xung quanh nó khi có thực tế dòng điện chạy qua đó.
Được sử dụng cho loa và Micro
Giữa 2 cực của loa tạo thành một khe có từ trường rất mạnh, một cuộn từ gắn vào màng loa và đặt cẩn thận trong khe từ, và màng loa hoàn toàn được đặt bằng gân cao su mềm giúp màng loa có thể dễ dàng dao động tạo ra những âm thanh to và cực kỳ ấm phục vụ cho quá trình nghe nhạc của người dùng
Ngoài ra cuộn cảm còn được ứng dụng trong Micro. Có thể nói, micro như một chiếc loa được thu nhỏ, nhưng micro lại có số vòng dây dẫn lớn hơn loa rất nhiều do đó các trở kháng của cuộn dây rất lớn. Cùng với đó màng của micro cũng được tạo ra rất mỏng dễ dàng dao động khi âm thanh tác động.
Sử dụng cho mạch cảm biến của đèn giao thông
Để biến đổi điện năng thành cơ năng bạn hoàn toàn có thể dùng cuộn cảm cho motor. Chúng sẽ quấn cuộn dây vào quanh trục của motor. Nhờ vào hiện tượng cảm ứng điện từ là một tính chất đặc trưng của cuộn tạo ra momen chao các động cơ quay. Từ đó chúng được ứng dụng vào sử dụng cho mạch của đèn giao thông.
Lời kết
Cuộn cảm là một loại thiết bị điện tử quan trọng, được sử dụng rộng rãi khắp nơi và phục vụ cho bạn rất nhiều công dụng trong đời sống sinh hoạt và trong sản xuất. Bạn nên nắm rõ những thông tin cơ bản của đo lường cảm kháng để bảo vệ linh kiện khi trong các thiết bị tại nhà sử dụng cuộn từ cảm.
