Cuộn cảm

Nếu bạn học vật lý điện tử, bạn sẽ bắt gặp các từ chuyên môn như cuộn cảm, tốc độ tự cảm, cuộn cảm, hệ số tự cảm, cuộn dây điện, cuộn dây, công thức tính tốc độ cảm, cảm quang, cuộn cảm cao tần, cuộn cảm là gì . Chắc chắn bạn vẫn đang thắc mắc muốn tìm hiểu về nó. Bạn tự hỏi cuộn cảm là gì ( Cuộn cảm là gì ?) ? Cấu hình của cuộn cảm như thế nào? Và nguyên lý hoạt động của cuộn cảm cũng như những ứng dụng thực tế của cuộn cảm ra sao ? Trong bài này chúng ta cùng tìm hiểu nhé.

Cảm giác là gì?

Cuộn cảm có tên gọi là cuộn từ hay cuộn từ cảm xúc , là một linh kiện điện tử thụ động được cấu hình từ rất nhiều vòng dây điện (lõi đồng) xung quanh các lõi (sắt non, nam châm, không khí). Khidòng điện chạy quasẽ sinh ra từ trường, tốc độ mạnh của từ trường mạnh hay yếu gọi là độ tự cảm hay từ dung ký hiệu là L và đơn vị đo là Henry (H). Các lõi sắt trong cuộn cảm được làm bằng các tấm lá thép non.

Bạn có thể hiểu ngắn gọn như sau:

Một cuộn cảm chỉ là một cuộn dây xung quanh một số loại cốt lõi. Lõi có thể là không có khí cụ hoặc không có thể là một câu châm ngôn.

Khi bạn chọn một dòng điện chạy qua cuộn cảm, một từ trường được tạo ra xung quanh nó.

Bằng cách sử dụng câu châm ngôn cốt lõi, từ trường sẽ mạnh hơn rất nhiều.

Nguyên lý hoạt động của cuộn cảm:

Khi ta có cuộn cảm rồi, nếu chọn dòng điện 1 chiều DC chạy qua. Dòng điện sẽ sinh ra một từ trường B có cường độ và chiều không đổi phù hợp với dòng điện DC chiều và cường độ. Và dòng DC có tần số bằng 0, cuộn dây hoạt động như một điện trở có điện trở kháng gần bằng 0.

Ngược lại, khi ta chọn dòng điện xoay chiều qua cuộn cảm , nó sẽ sinh ra từ trường biến thiên (B) và một trường điện trường E , điện trường này biến thiên nhưng luôn vuông góc với trường. Cảm giác cuộn sóng phụ thuộc vào tần số của chiều xoay.

Cuộn cảm L có đặc tính lọc nhiễu tốt cho các nguồn mạch DC có nhiễu tạp ở các tần số khác nhau tùy chọn vào đặc tính của từng cuộn cảm, giúp ổn định dòng, ứng dụng trong số tần số lọc.

Một dòng điện qua bất kỳ dây nào sẽ tạo ra một từ trường. Cuộn cảm là một dây có dạng hình để từ trường sẽ mạnh hơn nhiều.

Lý do thực hiện một cuộn cảm hoạt động theo cách của nó là do từ trường này. Lĩnh vực này thực hiện một số công cụ ma thuật chống lại dòng điện xoay chiều.

Tôi không thích đi sâu vào vật lý và toán học. Nhưng nếu bạn muốn đọc một lời giải thích chi tiết hơn, hãy xem bài viết của  cuộn cảm Wikipedia.

Cuộn cảm sử dụng để làm gì?

Cuộn cảm tương tự như một tụ điện . Trong mạch, nó sẽ chặn dòng điện xoay chiều (AC) và để dòng điện chạy theo chiều (DC) tự động thực hiện.

Nó sẽ ngăn chặn dòng điện xoay chiều (AC). Nhưng dòng điện một chiều (DC) thì sẽ tự động chạy.

Tôi gần như không bao giờ sử dụng cuộn cảm. Chủ yếu là vì tôi có xu hướng Gmail vào các mạch kỹ thuật số. Nhưng đôi khi tôi đã sử dụng chúng để tạo bộ lọc hoặc bộ dao động.

Và chúng chủ yếu được sử dụng vào mục tiêu đo lường. Ứng dụng trong bộ lọc và bộ dao động.

Bạn thường tìm thấy cuộn cảm ứng trong các thiết bị điện tử AC tương tự như thiết bị vô tuyến, hay quạt điện, động cơ.

Và đây là ý kiến ​​của một bạn đã gửi cho tôi bài viết về ứng dụng của cuộn cảm.

Chào.

Tôi đã đọc bài viết của bạn về cuộn cảm và tôi nghĩ rằng có một số điều cần được làm rõ một chút.

Bạn nói rằng bạn gần như không bao giờ sử dụng cuộn cảm vì bạn có xu hướng Gmail vào các mạch kỹ thuật số.

Mặc dù có thể không cần thiết bị hoạt động chính xác trong môi trường được kiểm soát, nhưng chắc chắn là thiết bị cần thiết trong một sản phẩm thương mại.

Để đáp ứng nhu cầu EMC của các sản phẩm thương mại, vốn luôn khó khăn, bạn sẽ hầu như luôn muốn sử dụng cuộn cảm.

EMC đã tắt các khả năng điện từ.

Điều này khá đơn giản là sự tương tác giữa các mạch; hoạt động chính xác của một mạch trong môi trường ồn ào và nó không làm hỏng quá nhiều mạch khác.

Thông thường, bạn sẽ tìm thấy một chế độ chung rất sặc sỡ ở đầu bộ chuyển đổi DC-DC để giảm tiếng ồn bên ngoài. Cuộn cảm cũng sẽ giúp giảm tiếng ồn phát ra từ mạch.

Giữa các bộ điều chỉnh khác nhau, chẳng hạn như nếu bạn muốn mạng 3,3 V và 5 V, bạn sẽ muốn sử dụng cái gọi là hạt công hiệu để loại bỏ nhiễu theo cùng một cách.

Chuyển đổi tiếng ồn có thể tích lũy nếu các giải pháp không được thực hiện và trường hợp xấu nhất sẽ là một mạch không hoạt động. Điều quan trọng cần lưu ý là việc sử dụng tụ điện bypass sẽ làm giảm đúng đắn vấn đề này.

Đúng là cuộn cảm chủ yếu được sử dụng cho bộ lọc và bộ động cơ. Tuy nhiên, tôi chỉ muốn chỉ ra rằng việc cung cấp năng lượng lọc có thể là cách sử dụng phổ biến nhất hiện nay.

Đừng quên rằng một máy biến áp cũng được làm từ hai cuộn cảm giác ..

Từ trường và từ dung

Khi có đường điện chạy qua, cuộn dây sinh từ trường và trở thành thành nam châm điện. Khi không có dòng điện chạy qua, cuộn dây không có từ. Từ trường sản phẩm sinh học với dòng điện

BA=IL

Hệ số tỷ lệ L là từ dung hay  độ tự cảm , là tính chất vật lý của cuộn dây, đo bằng đơn vị Henry – H, có thể tạo ra sản sinh từ của cuộn dây bởi một dây điện, A là tích tích bề mặt cuộn dây. BA match from information. Từ dung càng lớn thì từ thông sinh ra càng lớn (đối đầu với cùng một dòng điện), đồng thời đáp ứng với nguồn năng lượng dự trữ từ trường (từ năng) trong cuộn dây càng lớn.

Bảng dưới đây tắt công thức tính toán tóm tắt từ phân tích cho một số trường hợp

Trường học	Công thức	Chú thích
Hình trụ tròn		L = từ đo bằng Henry (H) μ0 = độ từ xác nhận của chân không = 4{\displaystyle \pi }  × 10−7 H/m K = hệ số Nagaoka[1] N = số vòng A = thiết kế cuộn dây đo bằng mét vuông (m2) l = dây cuộn dài (m)
Dây thẳng dài		L = từ dung (H) l = chiều dài dây (m) d = đường kính dây (m)
		L = từ dung (H) l = chiều dài dây (in) d = đường kính dây (in)
Cuộn dây trụ tròn		L = từ dung (µH) r = bán kính ngoài của dây cuộn (in) l = dây cuộn dài (in) N = số vòng
dây nhiều lớp		L = từ dung (µH) r = bán kính trung bình của dây cuộn (in) l = chiều dài của dây ngựa (in) N = số vòng d = mật độ của lớp mưa (in)
Cuộn dây xoắn ốc trên mặt		L = từ dung (H) r = bán kính trung bình của dây cuộn (m) N = số vòng d = độ dày của lớp ngựa (bán kính ngoài trừ bán kính trong) (m)
		L = từ dung (H) r = bán kính trung bình của dây cuộn (in) N = số vòng d = độ dày của lớp ngựa (bán kính ngoài trừ bán kính trong) (in)
Vòng tròn lõi (thiết bị tròn)		L = từ dung (H) μ0 = độ từ xác nhận của chân không = 4{\displaystyle \pi }  × 10−7 H/m μr = độ tương thích của vật liệu được xác minh N = số vòng r = bán vòng kính (m) D = đường kính vòng tròn (m)

Ký hiệu giao cảm

Dòng điện, tôi di chuyển qua một cuộn cảm ứng để tạo ra tỷ lệ thông thường với nó. Nhưng không giống như một Tụ điện chống lại sự thay đổi điện áp trên các bản đồ của chúng, một cuộn phản xạ đối tốc độ thay đổi tốc độ của dòng điện chạy qua nó làm tích lũy năng lượng tự động cảm ứng trong trường của nó.

Nói cách khác, cuộn cảm chống lại hoặc chống lại sự thay đổi của dòng điện nhưng sẽ dễ dàng vượt qua dòng điện một chiều ổn định. Khả năng này của một cuộn cảm chống lại sự thay đổi của dòng điện và cũng liên quan đến dòng điện, i với liên kết từ thông tin của nó, NΦ là một tỷ lệ số không đổi được gọi là Điện cảm được đặt ký hiệu L cho các đơn vị của Henry , ( H ) sau Joseph Henry.

Bởi vì Henry là một đơn vị tự cảm tương đối theo cách riêng của nó, đối lập với các đơn vị phụ của cuộn cảm nhỏ hơn của He

Độ tự cảm

đầu ngữ	ký hiệu	Số nhân	Độ
mili	m	1 / 1.000	10 -3
vi	Củ cải	1 / 1.000.000	10 -6
nano	N	1 / 1.000.000.000	10 -9

Vì vậy, để hiển thị các đơn vị con của Henry, chúng tôi sẽ sử dụng làm ví dụ:

• 1mH = 1 milli-Henry – tương đương với một phần cơ (1/1000) của Henry.
• 100μH = 100 micro-Henries – tương thích với 100 triệu (1 / 1.000.000) của Henry.

Cuộn cảm hoặc cuộn dây rất phổ biến trong mạch điện và có nhiều yếu tố quyết định độ tự động của cuộn dây như hình dạng của cuộn dây, số vòng dây của cách điện, số lớp dây, khoảng cách giữa các vòng, tính linh hoạt của vật liệu cốt lõi, kích thước hoặc chi tiết cắt ngang của lõi, vv, để đặt tên cho một số ít.

Một dây cuộn có một vùng trung tâm cốt lõi, ( A ) với số dây vòng không thay đổi trên một chiều dài đơn vị, ( l ). Vì vậy, nếu một cuộn dây N được liên kết bởi một lượng từ thông, Φ thì cuộn dây có liên kết từ thông N và bất kỳ dòng điện nào, ( i ) lướt qua cuộn dây sẽ tạo ra một từ thông cảm ứng theo hướng ngược lại với dòng chuyển. Sau đó, theo Định luật Faraday, bất kỳ thay đổi nào trong liên kết từ thông tin này sẽ tạo ra điện áp cảm ứng ứng trong cuộn dây đơn:

• Ở đâu:
•     N là số lượt
•     A line cắt ngang trong m 2
•     Φ là lượng thông tin trong Webers
•     μ is out of the core core data
•     l là chiều dài của dây tính toán bằng mét
•     di / dt là tốc độ thay đổi của dòng điện trong amps / giây

Từ trường biến thiên theo thời gian tạo ra một tỷ lệ áp dụng thuận lợi với tốc độ thay đổi của dòng điện tạo ra nó với giá trị dương cho thấy sự gia tăng của emf và âm giá trị biểu hiện sự giảm emf. Phương thức liên kết đến điện áp, dòng điện và điện cảm tự động này có thể được tìm thấy bằng cách thay thế μN 2 A / l bằng L biểu thị tỷ lệ số không đổi được gọi là Độ tự cảm của dây cuộn.

Mối quan hệ giữa thông tin trong cuộn cảm và dòng điện chạy qua cuộn cảm được cho là: NΦ = Li . Vì một cuộn cảm bao bao gồm một dây dẫn cuộn, điều này sau đó làm giảm phương pháp trên để tạo ra emf tự cảm ứng, đôi khi được gọi là emf phía sau gây ra trong cuộn dây:

Độ tự cảm EMF

Trong đó: L là tốc độ tự động và di / dt tốc độ thay đổi dòng điện.

Một điểm quan trọng cần lưu ý về phương pháp trên. Nó chỉ liên kết đến emf được tạo ra trên cuộn cảm với sự thay đổi dòng điện bởi vì nếu dòng điện của cuộn cảm không đổi và không thay đổi như ở dòng điện DC ở trạng thái ổn định thì điện áp emf cảm ứng sẽ bằng 0 vì tốc độ thay đổi dòng điện tức thời là không, di / dt = 0 .

Với dòng điện một chiều ở trạng thái ổn định qua cuộn cảm và do đó điện áp cảm ứng bằng 0 trên nó, cuộn cảm đóng vai trò mạch ngắn bằng một đoạn dây hoặc ít nhất là điện trở có giá trị rất thấp. Nói cách khác, thiết lập các đường dây điện được cung cấp bởi một cuộn cảm ứng rất khác nhau giữa các mạch AC và DC.

Hằng số thời gian của một cuộn cảm

Bây giờ chúng ta biết rằng dòng điện không thể thay đổi thời gian trong một cuộn cảm vì điều này xảy ra, dòng điện sẽ cần thay đổi một lượng hữu hạn trong thời gian 0, điều này sẽ dẫn đến tốc độ thay đổi dòng điện là vô hạn, di / dt = ∞ , làm cho emf cảm ứng vô hạn cũng như điện áp vô hạn không tồn tại. Tuy nhiên, nếu dòng điện chạy qua một cuộn cảm thay đổi rất nhanh, có vẻ như hạn chế hoạt động của một quy tắc, điện áp cao có thể được cảm ứng trên cuộn dây cuộn cảm. Right của sơ đồ cuộn bên phải. Với công tắc, ( S1 ) mở, không có dòng điện chạy qua cuộn cảm. Vì không có dòng điện chạy qua cuộn cảm, tốc độ thay đổi của dòng điện ( di / dt ) trong cuộn dây sẽ bằng không. Nếu tốc độ thay đổi của dòng điện bằng 0 thì không có emf tự cảm ứng, ( V L = 0 ) trong cuộn cảm.

Nếu bây giờ chúng ta đóng quy tắc (t = 0), một dòng điện sẽ chạy qua mạch và từ tăng giá trị cực đại của nó với tốc độ được xác định bởi tốc độ cuộn cảm của cuộn cảm. Tốc độ dòng điện chạy qua cuộn cảm này nhân với tốc độ tự động của cuộn cảm ở Henry, dẫn đến một số emf tự cảm ứng có giá trị cố định được tạo ra trên cuộn dây được xác định bởi phương pháp Faraday ở trên, V L = Ldi / dt .

Emf tự cảm ứng này trên cuộn dây cảm ứng, ( V L ) chiến đấu với điện áp được áp dụng cho đến khi dòng điện đạt giá trị cực đại và đạt được điều kiện trạng thái ổn định. Dòng điện chạy qua cuộn dây chỉ được xác định bởi điện trở thuần DC hoặc điện cực của cuộn dây vì giá trị phản kháng của cuộn dây đã giảm về 0 vì tốc độ thay đổi của dòng điện ( di / dt ) bằng 0 tiểu bang. Nói cách khác, dòng điện chỉ tồn tại điện trở DC cuộn dây để chống lại dòng điện.

Tương tự, nếu công tắc, (S1) được mở, dòng điện chạy qua cuộn dây sẽ bắt đầu giảm nhưng cuộn cảm sẽ chống lại sự thay đổi này và cố gắng giữ dòng điện chạy ở giá trị trước đó bằng cách tạo ra cách áp dụng theo hướng khác. Độ dốc của mùa thu sẽ âm thanh và liên quan đến độ dốc tự động của dây cuộn như hình dưới đây.

Dòng điện và ứng dụng trong một cuộn cảm ứng

Ứng dụng điện áp cảm ứng sẽ được tạo ra bởi cuộn cảm phụ thuộc vào tốc độ thay đổi dòng điện. Trong hướng dẫn của chúng tôi về Cảm ứng điện từ, Luật của Lenz đã tuyên bố rằng: Hướng đi của một emf cảm ứng là như vậy nó sẽ luôn chống lại sự thay đổi gây ra nó . Nói cách khác, một emf cảm ứng sẽ luôn luôn OPPOSE chuyển động hoặc thay đổi bắt đầu emf cảm ứng ở vị trí đầu tiên.

Vì vậy, với dòng điện giảm, cực điện ứng dụng sẽ đóng vai trò trò chơi là nguồn và với dòng điện tăng cường, cực điện ứng dụng sẽ đóng vai trò trò chơi được tải. Vì vậy, tốc độ thay đổi dòng điện qua dây cuộn, tăng hoặc giảm cường độ của cảm ứng sẽ giống nhau.

Ví dụ rủ cảm số 1

Một dòng điện trực tiếp trạng thái ổn định bao gồm 4 ampe đi qua cuộn dây điện từ 0,5H. Điều gì sẽ là điện áp sẽ trở lại gây ra trong dây cuộn nếu công tắc trong mạch được mở trong 10mS và dòng điện chạy qua cuộn dây giảm xuống 0 ampe.

Nguồn trong một cuộn cảm

Chúng tôi biết rằng một cuộn cảm trong mạch chống lại dòng điện, ( i ) thông qua nó bởi vì dòng này tạo ra một emf chống lại nó, Định luật Lenz. Sau đó, công việc phải được thực hiện bởi nguồn bên ngoài để giữ cho dòng điện chạy ngược với emf cảm ứng này. Sức mạnh hiện tại được sử dụng để buộc các dòng điện, ( i ) chống lại emf tự cảm ứng này, ( V L ) được đưa ra từ phía trên như:

Công việc thực hiện trong một mạch được cho là, P = V * Tôi làm được: Một cuộn cảm lý tưởng không có điện trở chỉ có điện cảm nên R = 0 và không có công việc nào được thực hiện tiêu tán trong cuộn dây, vì vậy chúng ta có thể nói rằng một cuộn cảm lý tưởng có mất năng lực điện bằng không.

Năng lượng trong một cuộn cảm ứng

Khi năng lượng hoạt động trên một cuộn cảm, năng lượng được lưu trữ trong trường của nó. Khi dòng điện chạy qua cuộn cảm tăng và di / dt trở nên lớn hơn 0, công suất thời gian trong mạch cũng phải lớn hơn 0, ( P > 0 ), nghĩa là tích cực có nghĩa là năng lượng được lưu trữ trong cuộn cảm.

Tương tự, nếu dòng điện qua cuộn cảm giảm và di / dt nhỏ hơn 0 thì công suất thời gian cũng phải nhỏ hơn 0, ( P <0 ), nghĩa là âm có nghĩa là cuộn cảm đang đưa năng lượng trở lại mạch. Sau đó, bằng cách tích hợp phương pháp cho công việc ở trên, tổng năng lượng luôn dương, được lưu trữ trong cuộn cảm ứng sẽ được đưa ra như sau:

Năng lượng được lưu trữ bằng một cuộn cảm

Trong đó: W ở joules, L ở Henries và tôi ở Amperes

Năng lượng thực sự đang được lưu trữ trong trường bao quanh cuộn cảm bởi dòng điện chạy qua nó. Trong một cuộn cảm lý tưởng không có điện trở hoặc điện dung, vì dòng điện tăng cường năng lượng cuộn cảm và được lưu trữ ở đó trong từ trường của nó mà không bị mất, nó không được giải phóng cho đến khi dòng điện giảm và từ trường suy sụp.

Sau đó, trong một dòng điện xoay chiều, mạch điện xoay một cuộn cảm liên tục lưu trữ và cung cấp năng lượng cho mỗi chu kỳ. Nếu dòng điện chạy qua cuộn cảm không thay đổi như trong mạch DC thì không có sự thay đổi nào về năng lượng lưu trữ là P = Li (di / dt) = 0 .

Vì vậy, cuộn cảm có thể được định nghĩa là các thành phần thụ động vì chúng có thể vừa lưu trữ và cung cấp năng lượng cho mạch, nhưng chúng không thể tạo ra năng lượng. Một cuộn cảm lý tưởng được phân loại là bị mất ít hơn, có nghĩa là nó có thể lưu trữ năng lượng vô thời hạn vì không bị mất năng lượng.

Tuy nhiên, cuộn cảm thực sự sẽ luôn có một số điện trở liên quan đến cuộn dây của cuộn dây và bất cứ khi nào dòng điện chạy qua năng lượng điện trở nên bị mất dưới dạng nhiệt do Định luật Ohms, ( P = I 2 R ) bất kể dòng điện có xen kẽ hay không hoặc không đổi.

Sau đó, công việc sử dụng chính cho cuộn cảm là trong các mạch lọc, cộng đồng mạch và cho giới hạn dòng điện. Một cuộn cảm có thể được sử dụng trong mạch để chặn hoặc định hình lại dòng điện xoay chiều hoặc một dải tần số hình sin, và trong trò chơi này, một cuộn cảm có thể được sử dụng để điều chỉnh một bộ thu sóng vô tuyến đơn giản hoặc nhiều loại dao động khác nhau. Nó cũng có thể bảo vệ các thiết bị cảm biến khỏi các ứng dụng điện tử xung đột và dòng điện cao cấp.

Trong hướng dẫn tiếp theo về cuộn cảm, chúng tôi sẽ thấy rằng điện trở thành hiệu quả của cuộn dây được gọi là cuộn cảm, và độ tự động mà như chúng tôi biết bây giờ là đặc tính của một dây dẫn mà có thể phản đối sự thay đổi của dòng điện dòng điện, có thể là bên trong cảm ứng, được gọi là tự cảm hoặc cảm ứng bên ngoài, được gọi là tự cảm lẫn nhau.

Khái niệm cuộn cảm video là gì? Cấu hình và hoạt động của cuộn cảm