Cuộn cảm là gì? Công dụng của cuộn cảm và ứng dụng trong tự động hóa

Linh kiện điện tử có kích thước nhỏ, được sử dụng linh hoạt, kết hợp với nhau thành mạch điện công nghiệp. Mỗi linh kiện sẽ đảm nhiệm vai trò và chức năng riêng cho hệ thống. Cuộn cảm là một trong những linh kiện được sử dụng phổ biến trong mạch điện.

Vậy, cuộn cảm là gì? Chức năng, nhiệm vụ của cuộn cảm như thế nào? Ứng dụng thực tế của cuộn cảm trong tự động hóa ra sao? Bạn đọc quan tâm, cùng tìm hiểu về chức năng, đặc điểm của cuộn cảm qua bài viết dưới đây.

Tìm hiểu cuộn cảm trong lĩnh vực điện tử

Cuộn cảm là linh kiện được sử dụng khá nhiều trong mạch điện. Vậy, thực tế cuộn cảm là gì? Cuộn cảm và tự điện khác nhau như thế nào? Ký hiệu của cuộn cảm trong mạch điện ra sao?

Cuộn cảm là gì?

Cuộn cảm hay cuộn từ là một linh kiện điện tử thụ động, được tạo ra bằng cách cuộn chiều dài của cuộn dây dẫn điện thành nhiều vòng, lõi của chúng có thể là vật dẫn điện từ hoặc không khí. Khi dòng điện chạy qua cuộn dây dẫn sẽ sinh ra từ trường.

Đặc trưng của từ trường này là độ tự cảm được đo bằng đơn vị Henry, ký hiệu H.

So sánh sự khác biệt giữa cuộn từ và tụ điện

Về mặt cấu tạo, cuộn từ và tụ điện nhiều điểm khác biệt. Tuy nhiên, 2 loại linh kiện điện tử này có nhiều điểm khác biệt, cụ thể như sau:

• Cả cuộn từ và tụ điện đều lưu trữ năng lượng đặt lên nó. Tuy nhiên, tụ điện lưu trữ năng lượng ở dạng điện trường, cuộn từ lưu năng lượng dưới dạng từ tính.
• Tụ điện cung cấp điện áp cho mạch điện, tuy nhiên, chúng không có sự thay đổi về điện thế giữa mỗi thành phần, nên tụ có thể nạp và phóng điện để tăng cấp áp. Cuộn từ nạp và phóng điện để cân bằng điện áp của dòng qua mạch.

Cảm kháng của cuộn từ là gì?

Cảm kháng là đại lượng đặc trưng của cuộn từ. Vậy, cảm kháng của cuộn cảm sẽ cho ta biết điều gì?

Cảm kháng sẽ cho ta biết khả năng cản trở dòng điện xoay chiều của cuộn từ. Công thức xác định cảm kháng sẽ như sau:

ZL = L.w = 2.π.f.L = (2.π.L)/ T

Trong đó :

• ZL là cảm kháng được xác định bằng đơn vị Ohm (Ω).
• f là tần số dòng điện đơn vị Hz.
• L là hệ số tự cảm, đơn vị đo là H.

▷ Xem thêm: Cảm ứng từ là gì? Ứng dụng hiện tượng cảm ứng từ và công thức tính.

Ký hiệu của cuộn cảm

Cuộn cảm được ký hiệu là những biểu tượng tượng hình đơn, tương tự như chữ w nối tiếp vào mạch điện. Hoặc ký hiệu cùng mũi tên xuyên qua cuộn dây - cuộn từ có lõi.

Chức năng công dụng của cuộn từ là gì?

Cuộn cảm được ứng dụng ngày càng phổ biến trong nhiều lĩnh vực đời sống. Vậy, công dụng của cuộn cảm là gì? Linh kiện cuộn từ có nhiều chức năng nhiệm vụ, cụ thể như:

• Cuộn từ làm nam châm điện - Khi dòng điện chạy qua cuộn dây sẽ xuất hiện từ trường, hút các vật kim loại khác. Ứng dụng cuộn từ trong các thiết bị như: loa phát, trò chơi điện tử, tivi…
• Cuộn từ làm rơ le - Khi cuộn từ kết hợp với một cơ cấu cơ khí. Dòng điện chạy qua, sẽ có từ trường sinh ra, khiến cuộn từ có khả năng hút kim loại đóng ngắt mạch như một rơ le điện tử.
• Cuộn từ làm bộ lọc thông - Ứng dụng bộ lọc thông với tần số thấp để lọc âm thanh.
• Cuộn từ ứng dụng nguồn xung và bộ lọc xung - Ứng dụng chế tạo nguồn sung tăng áp và hạ áp.
• Cuộn từ trong máy biến áp - Cuộn từ đảm nhiệm nhiệm vụ là cuộn dây sơ cấp, đưa điện áp vào hoặc 1 hoặc nhiều cuộn thứ cấp để tạo ra dòng điện.
• Cuộn từ ứng dụng trong motor - Ứng dụng trong tất cả các motor 1 chiều và xoay chiều.

Nguyên lý hoạt động của cuộn từ như thế nào?

Cáu tạo của cuộn từ khá đơn giản, vậy, nguyên lý hoạt động của chúng diễn ra như thế nào?

• Khi mắc dòng một chiều: Khi có dòng điện cường độ và chiều không đổi chạy qua dây của cuộn cảm, chúng sẽ hoạt động như một điện trở thông thường. Từ trường sinh ra từ cuộn cảm sẽ không đổi về chiều và cường độ.
• Khi mắc dòng xoay chiều: Cuộn dây sẽ sinh ra một từ trường biến thiên, và điện trường biến thiên với từ trường vuông góc. Lúc này, cảm kháng của cuộn dây sẽ phụ thuộc vào độ lớn của dòng điện xoay chiều.

▷ Xem thêm: Dòng điện 1 chiều - công thức tính và ứng dụng thực tế.

Một số thông số kỹ thuật quan trọng cần chú ý của cuộn cảm

Khi sử dụng cuộn từ trong mạch điện, chúng ta cần lưu ý những thông số kỹ thuật sau đây:

• Hệ số tự cảm: Đại lượng đặc trưng, khi nó đáp ứng với điện trường và từ trường, được xác định bằng đơn vị đo Henry.
• Điện trở của cuộn dây: Là giá trị cản trở dòng điện của chất liệu tạo nên cuộn dây.
• Khả năng chịu đựng dòng điện: Cuộn cảm hoạt động sẽ có dòng đi qua cuộn dây. Nếu cường độ dòng điện quá lớn, sẽ làm đứt cuộn dây. Do vậy, người dùng cần chú ý giới hạn khả năng chịu đựng có cuộn cảm.
• Tính nạp xả của cuộn từ: Khi dòng điện chạy qua, cuộn dây sẽ nạp năng lượng bằng từ trường, được xác định qua công thức: W = L.I2 / 2. Trong đó: W là năng lượng, L hệ số tự cảm, I là cường độ dòng điện.

▷ Xem thêm: Năng lượng điện trường là gì? Công thức tính và ứng dụng thực tế.

Việc hiểu bản chất, đặc trưng và tính chất của cuộn từ sẽ giúp người dùng sử dụng thiết bị hiệu quả. Hy vọng những thông tin trên đây sẽ giúp bạn đọc hiểu rõ bản chất của cuộn cảm, từ đó có cái nhìn khác quan và sử dụng linh kiện này đúng cách.