Cuộn cảm là thiết bị được sử dụng phổ biến trong các rơ le, máy biến áp. Nó có cấu trúc giống như cuộn dây mà ta có thể dễ dàng thấy được ở trong hầu hết các mạch điện. Thiết bị này có ảnh hưởng lớn đến hoạt động của các mạch điện tử công suất khác nhau trong nhiều thiết bị máy móc. Vậy cuộn cảm là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động ra sao? Bài viết dưới đây sẽ cung cấp chi tiết các vấn đề trên cho bạn. Cùng đón xem nhé!
Cuộn cảm là gì?
Cuộn cảm có tên tiếng Anh là Inductor hay còn được gọi là cuộn từ cảm, cuộn từ, đây là một loại linh kiện điện tử thụ động được làm từ một dây dẫn quấn nhiều vòng. Cuộn cảm có thể sinh ra từ trường mỗi khi có dòng điện đi qua. Cuộn cảm có từ dung hay độ tự cảm là L, đơn vị đo là Henry (H).
Tìm hiểu về cuộn cảm L (Ảnh: Internet)
Cấu tạo của cuộn cảm
Cuộn cảm có cấu tạo khá đơn giản chỉ với một vài bộ phận. Vậy cấu tạo của cuộn cảm là gì?
Cuộn cảm có cấu tạo là những vòng dây được quấn lại với nhau theo nhiều vòng. Nó được điều chỉnh bởi các yêu cầu về cơ, điện và nhiệt của một ứng dụng nhất định bao gồm:
- Phần dây quấn: Được làm từ vật liệu có khả năng dẫn điện cao thường là bằng đồng. Kích thước, số vòng, hình dáng, khoảng cách giữa các vòng cuốn và chất liệu sẽ tùy thuộc vào từng loại và từng nhu cầu sử dụng.
- Phần lõi: Được làm từ vật liệu có tính dẫn từ như nam châm, không khí, sắt non,…
Ngoài ra, cuộn cảm cũng có thể được cấu tạo thêm hai chân như tụ điện. Trong mạch điện thực tế, cuộn cảm sẽ có những khác biệt so với cuộn cảm lý tưởng. Cuộn cảm khi ấy không chỉ có thêm điện cảm mà còn có điện dung và điện trở. Điện dung xuất hiện khi các cuộn dây cuốn chặt. Khi điện dung và điện trở tồn tại, cuộn cảm sẽ bị biến đổi tần số.
Cấu tạo và nguyên lý làm việc của cuộn cảm (Ảnh: Internet)
Nguyên lý làm việc của cuộn cảm là gì?
- Với dòng điện 1 chiều (DC): Dòng điện có cường độ và chiều không đổi tức tần số = 0 thì cuộn cảm hoạt động như một điện trở với trở kháng = 0 hay có thể nói cuộn dây nối đoản mạch. Dòng điện này sẽ sinh ra từ trường (B) có cường độ và chiều không đổi.
- Với dòng điện xoay chiều (AC): Khi mắc cuộn cảm vào mạch sẽ sinh ra từ trường (B) biến thiên và điện trường (E) biến thiên vuông góc với từ trường. Cảm kháng của cuộn dây sẽ phụ thuộc vào tần số của dòng điện xoay chiều.
- Cuộn cảm L có khả năng lọc nhiễu tốt cho các mạch nguồn DC lẫn tạp nhiễu ở các tần số khác nhau tùy vào đặc tính cụ thể của từng cuộn dây. Nó đảm bảo tính ổn định dòng và được ứng dụng trong mạch lọc tần số.
Ký hiệu cuộn cảm
Việc tìm hiểu ký hiệu cuộn cảm là gì sẽ giúp bạn xác định được vị trí của nó trên mạch điện trước khi tiến hành lắp đặt, sửa chữa cuộn cảm.
Dưới đây là bảng ký hiệu cuộn cảm của một số loại cuộn cảm:
Cuộn cảm ký hiệu là gì – Bảng ký hiệu các loại cuộn cảm phổ biến (Ảnh: Internet)
Phân loại cuộn cảm
Hiện nay, có rất nhiều loại cuộn cảm trên thị trường để phù hợp với từng mạch điện tử hoặc các thiết bị.
Dựa trên căn cứ về cấu tạo và công dụng, cuộn cảm được phân thành 3 loại chính sau:
- Cuộn cảm âm tần
- Cuộn cảm trung tần
- Cuộn cảm cao tần
Ngoài ra, phân loại theo hình dáng, cuộn cảm gồm có cuộn cảm cắm và cuộn cảm dán.
Dựa theo cấu tạo của lõi, cuộn cảm được phân thành những loại sau:
- Cuộn cảm nhiều lớp: Bao gồm một ống dây cùng một lõi cuộn cảm có nhiều lớp được sử dụng cho các bộ lọc nhiễu và sạc cho các phương tiện giao thông sử dụng điện.
- Cuộn cảm lõi không khí: Có vật liệu lõi là không khí được dùng trong các ứng dụng có tần số.
- Cuộn cảm ống: Được dùng trong những ứng dụng chuyển đổi năng lượng, bộ thu tivi, radio, mạch lọc,…
- Cuộn cảm ống dây: Bao gồm một dây dẫn đặt bên trong ống dây, có lõi làm bằng ferrite được dùng trong các ứng dụng adapter như bộ lọc đầu vào, đầu ra, mạch SMPS,…
- Cuộn cảm lõi Ferrite: Lõi được làm bằng vật liệu Ferrite (gồm sắt và oxit được trộn với nhau), sử dụng cho các ứng dụng có tần số cao như mạch công tắc, bộ lọc pi,…
Ngoài ra, còn có nhiều loại cuộn cảm như cuộn cảm lõi hình xuyến, cuộn cảm dán, cuộn cảm ghép, cuộn cảm vòng màu, cuộn cảm chip nhiều lớp,… Mỗi loại cuộn cảm sẽ có ứng dụng khác nhau và được dùng trong các bộ phận mạch điện tử khác nhau.
Các loại cuộn cảm thường thấy trên thị trường (Ảnh: Internet)
Các đại lượng đặc trưng của cuộn cảm
Khi tìm hiểu các thông tin về cuộn cảm là gì không thể không nhắc đến các đại lượng đặc trưng của thiết bị này để có thể dễ dàng tính được đơn vị của cuộn cảm.
- Hệ số tự cảm: Đây là đại lượng đặc trưng cho sức điện động cảm ứng của cuộn dây khi mà có dòng điện xoay chiều đi qua.
- Cảm kháng: Đây là một đại lượng đặc trưng cho sự cản trở dòng điện của cuộn dây với dòng điện xoay chiều.
- Điện trở thuần của cuộn dây: Đây là điện trở có thể đo được bằng đồng hồ vạn năng. Nếu chất lượng của cuộn dây tốt, điện trở thuần sẽ tương đối nhỏ so với cảm kháng. Điện trở thuần là điện trở hao tổn bởi trong quá trình hoạt động điện trở sẽ sinh ra nhiệt làm cuộn dây nóng lên.
Công dụng của cuộn cảm là gì?
Vậy cuộn cảm có công dụng gì đối với các mạch điện tử và các thiết bị điện. Dưới đây là những ứng dụng thực tế của cuộn cảm:
Nam châm điện
Đây là ưng dụng đơn giản nhất của cuộn cảm. Cuộn cảm đóng vai trò là từ trường xuất hiện khi dòng điện đi qua kết hợp với lõi thép cuốn bên ngoài để hút các kim loại khác.
Cuộn cảm lọc nhiễu
Cuộn cảm được ứng dụng trong các bộ lọc tần số như bộ lọc cao, thông thấp và loại bỏ băng tần. Cuộn cảm sẽ lọc tách tần số không cần thiết ra khỏi thiết bị.
Cảm biến dò kim loại
Việc tìm câu trả lời cho câu hỏi công dụng của cuộn cảm là gì sẽ giúp bạn thấy dược cuộn cảm còn có thể dò được kim loại mà không cần chạm vào chúng. Nó có thể làm được điều này bởi từ trường xuất hiện khi có dòng điện chạy qua để phát hiện vật bằng kim loại.
Máy biến áp
Cuộn cảm còn được dùng trong các máy biến áp với hai loại cuộn cảm riêng biệt nhưng chung lõi sử dụng từ thông để tạo ra EMF trong các cuộn cảm. Máy biến áp có thể làm tăng hoặc giảm mức điện áp khi truyền tải.
Cuộn cảm được ứng dụng trong máy biến áp – Cuộn cảm để làm gì (Ảnh: Internet)
Rơ le điện tử
Rơ le vốn được biết đến là công tắc điện có cuộn cảm tạo từ trường khi cuộn dây được cấp điện. Khi đó, rơ le sẽ có dòng điện chạy qua.
Loa
Cấu tạo của loa với nam châm hình trụ có cuộn cảm với hai cực N, S với từ trường mạnh. Cuộn cảm sẽ được kết nối với màng loa để dễ dàng dao động ra vào.
Micro
Micro cũng có cấu tạo tương tự với loa nhưng nó có cuộn cảm với dây lớn hơn. Vì thế, trở kháng của micro sẽ ở mức cao để tạo nên các âm thanh khác nhau.
Ngoài ra, cuộn cảm còn được ứng dụng cho nhiều lĩnh vực khác nhau như thiết bị điện, động cơ,… để bạn có nhiều sự lựa chọn phù hợp với từng công việc.
>>> Có thể bạn quan tâm: Cảm ứng điện từ là gì?
Kết luận
Trên đây, Hapoin đã cùng bạn đi tìm câu trả lời cho cuộn cảm là gì và những ứng dụng của nó trong đời sống, sản xuất. Cuộn cảm là thành phần rất đơn giản nhưng lại đóng vai trò quan trọng trong các thiết bị điện tử. Hy vọng những thông tin trên đây sẽ giúp bạn đọc hiểu sâu hơn về linh kiện điện tử này và có thể dễ dàng sử dụng cho công việc của mình.
Jasmine Wu – Hapoin.com
