Các cuộn dây ghép nối tiếp sẽ có hệ số tự cảm t−ơng đ−ơng bằng tổng các hệ số tự cảm của các cuộn dây thành phần (tính nh− điện trở nối tiếp)
L = L1 + L2 [H]
b. GhÐp song song
Các cuộn dây mắc song song sẽ có hệ số tự cảm t−ơng đ−ơng đ−ợc tính nh− điện trở mắc song song.
2
1 1 1 1
L L L = + 4. Phân loại và ứng dụng của cuộn dây
Có nhiều cách phân loại cuộn dây a. Theo lõi của cuộn dây
Cuộn dây lõi không khí (hay không lõi) là cuộn dây đ−ợc quấn trên cốt bằng bìa, sứ hoặc không có cốt. Loại cuộn dây này có hệ số tự cảm nhỏ (< 1mH) và th−ờng đ−ợc sử dụng ở khu vực tần số cao hoặc siêu cao. Cuộn dây lõi không khí đ−ợc sử dụng phần lớn trong các thiết bị thu phát tần số vô tuyến và các hệ thống anten. Vì không khí khụng tiờu thụ nhiều năng l−ợng ở dạng nhiệt nờn cú thể coi cuộn dõy lừi rỗng cú độ hao phí bằng 0 và có khả năng dẫn điện không hạn chế miễn là có kích cỡ lớn và đ−ờng kính sợi dây lớn.
Cuộn dây lõi sắt bụi là cuộn dây có lõi làm bằng bột sắt nguyên chất trộn với chất dính không có từ tính. Loại cuộn dây này có hệ số tự cảm lớn hơn loại không lõi nh−ng nhỏ hơn loại lõi sắt từ tuỳ vào hỗn hợp đ−ợc sử dụng. Chúng th−ờng đ−ợc sử dụng ở khu vực tần số cao và trung tần.
Cuộn dây lõi ferit th−ờng đ−ợc sử dụng ở khu vực tần số cao và trung tần, có khi cả ở khu vực tần thấp nh− õm tần vỡ ferit cú độ từ thẩm cao hơn bột sắt rất nhiều. Lừi
L1 L2
L
L2 L1
L
Ch−ơng II: Linh kiện thụ động
ferit có nhiều hình dạng khác nhau nh−: dạng thanh, hình ống, hình xuyến, chữ E, chữ C, hình nồi … xem hình d−ới đây:
Cuộn dây lõi sắt từ sử dụng ở khu vực tần số thấp (âm tần). Loại này đ−ợc làm từ lừi sắt cacbon, sắt silic hay sắt niken … dõy dẫn là dõy đồng trỏng men cỏch điện quấn thành nhiều lớp, cỏc lớp đ−ợc chống ẩm và cỏch điện với nhau. Do lừi bằng sắt từ cú độ từ thẩm lớn nên cuộn dây lõi sắt từ có hệ số tự cảm cao nh−ng kích th−ớc và trọng l−ợng còng rÊt lín.
Chó ý:
. Các cuộn dây có lõi sắt từ khi chịu dòng lớn có thể làm cho lõi bị bão hoà. Điều này xảy ra khi lõi bằng vật liệu sắt từ không thể tạo ra từ thông tăng khi dòng điện tăng, kết quả là làm độ tự cảm thay đổi, làm giảm dòng điện của cuộn dây.
. Bản thân lõi sắt từ tiêu tốn một l−ợng điện khá lớn d−ới dạng nhiệt và nếu lõi bị nóng
đến một mức nào đó nó sẽ bị gãy, nghĩa là làm hỏng cuộn dây và hạn chế khả năng quản lý dòng điện của nó.
b. Theo hình dáng
Cuộn dây dạng thanh, trụ (solenoid):
loại đ−ợc sử dụng đầu tiên và phổ biến nhất do dễ chế tạo và dễ điều chỉnh độ từ thẩm.
Cuộn dây hình xuyến (toroid): loại này nhiều −u điểm hơn loại solenoid vì cần ít cuộn dây hơn để có đ−ợc độ tự cảm nhất định và kích th−ớc cũng nhỏ hơn. Nh−ng −u điểm hơn cả là tất cả thông l−ợng trong một cuộn cảm toroid đ−ợc chứa bên trong vật liệu lõi, nghĩa là không có hỗ cảm không mong muốn với các thành phần xung quanh. Tuy nhiên, nó cũng có nh−ợc điểm là khó điều chỉnh độ từ thẩm và khó quấn hơn cuộn solenoid.
Xem hình bên.
Một số hình dạng lõi ferit và cuộn dây lõi ferit
Ch−ơng II: Linh kiện thụ động Cuộn dây hình nồi: loại này có −u điểm nh− toroid ở chỗ lõi có
khuynh h−ớng ngăn chặn từ thông v−ợt ra ngoài kết cấu vật lý. Độ tự cảm của cuộn dõy lừi nồi đ−ợc tăng lờn một cỏch đỏng kể với một kích th−ớc nhỏ. Nh−ợc điểm chính là việc điều chỉnh rất khó khăn và phải chuyển đổi số vòng dây nhờ các van tại các điểm khác nhau của cuén d©y.
c. Theo sự thay đổi của hệ số tự cảm
Cuộn dây có hệ số tự cảm không đổi là cuộn dây không điều chỉnh đ−ợc hệ số tự cảm.
Cuộn dây có hệ số tự cảm thay đổi là cuộn dây có thể thay đổi hệ số tự cảm bằng cách điều chỉnh lõi hay số vòng dây của nó. Việc di chuyển vào ra của lõi sẽ làm thay
đổi độ từ thẩm bờn trong cuộn dõy. Chuyển động vào của lừi làm độ tự cảm tăng lờn cũn khi lừi chuyển động ra độ tự cảm sẽ giảm.
d. Theo khu vực tần số làm việc Cuén cao tÇn
Cuén trung tÇn Cuén ©m tÇn e. Theo ứng dụng
Cuộn cộng h−ởng là cuộn dây cùng với tụ điện kết hợp thành một mạch cộng hưởng để tạo dao động, chọn sóng, bẫy nhiễu …
Cuộn lọc là cuộn dây kết hợp với tụ điện để tạo thành các mắt lọc để phân chia dải tÇn.
Dưới đây là một số mạch lọc LC thụ động và đáp ứng tần số – biên độ của chúng.
a b
C L
a L C b
Mạch cộng h−ởng LC song song và nối tiếp
Lọc thông thấp Lọc thông cao
Lọc thông dải Lọc chặn dải
Ch−ơng II: Linh kiện thụ động
Cuộn chặn thường là cuộn cú lừi sắt từ để chặn thành phần cao tần, lọc phẳng
điện áp nguồn cung cấp, tránh cho dòng một chiều có biến động bất thường. Những cuộn cảm làm nhiệm vụ này phải có trị số lớn (vài H)
Role điện từ đây là một ứng dụng rất phổ biến của cuộn dây cho phép điều khiển công tắc bằng điện thay vì đóng mở bằng tay. Hoạt động của role điện từ dựa vào hiện t−ợng cảm ứng từ của cuộn dây khi có dòng điện đi qua. Nh− đã biết, dòng điện qua cuộn dây sẽ làm cho cuộn dây hoạt động nh− một nam châm
điện có khả năng hút lá kim loại chạm vào tiếp điểm.
Khi sử dụng role cần chú ý điện áp hoạt động và dòng
chịu đựng của các tiếp điểm, các thông số này đều đ−ợc ghi trên thân của role
Liên lạc vô tuyến. Anten của đài phát thanh hay truyền hình ... thực chất cũng là một cuộn dây tạo nên sóng điện từ có từ tr−ờng biến thiên lan toả trong không gian. Từ tr−ờng biến thiên này sẽ cảm ứng sang các anten (cũng là những cuộn dây) ở máy thu và nh− vậy ta thu đ−ợc thông tin từ xa mà không cần truyền tải qua đ−ờng dây.
Máy phát điện đ−ợc cấu tạo với bộ phận chính là các cuộn dây bố trí trong lòng của một nam châm. Khi cho các cuộn dây quay hoặc cho nam châm quay (nhờ thuỷ lực, khí nóng, gió hay năng lượng mặt trời ...) sẽ có từ trường biến thiên và do đó sinh ra cảm ứng điện từ sang các cuộn dây, nghĩa là tạo ra các dòng điện (một pha hoặc ba pha)
Biến ỏp là một trường hợp đặc biệt khi mắc song song hai cuộn dõy qua một lừi sắt từ hay lõi ferit, phần tiếp theo đây sẽ trình bày cụ thể về biến áp.