Cuộn cảm hoạt động trong mạch

Cuộn cảm hoạt động trong mạch AC

Cuộn cảm hoạt động trong mạch : Một cuộn cảm lưu trữ năng lượng dưới dạng từ trường. Trong nửa chu kỳ dương của điện áp nguồn, một cuộn cảm sẽ lưu trữ năng lượng dưới dạng từ trường, và trong nửa chu kỳ âm, nó sẽ giải phóng năng lượng giống như năng lượng mà nó đã tích trữ trước đó. Đây là những gì xảy ra khi nguồn cung cấp là AC.

Trong mạch điện xoay chiều hình sin (hầu hết các lưới điện là lưới điện xoay chiều hình sin), nó có thể được mô hình hóa như một trở kháng, thực hiện hai điều (nói một cách lý tưởng):

• • Nó giới hạn dòng điện (tương tự như điện trở) mà không tản nhiệt (như điện trở).
  • Nó dịch chuyển đường cong thời gian của dòng điện đi 90 độ so với điện áp đặt vào cuộn cảm. Vì vậy, đỉnh của đường cong hình sin (trong một đường cong xoay chiều hình sin) của dòng điện trễ hơn một phần tư chu kỳ so với đường cong điện áp. Trong lưới 50Hz, độ trễ là 5ms, trong lưới 60Hz là 4,167ms.

Hình ảnh này giải thích định luật Ohm, nhưng điều này chỉ áp dụng cho điện trở thuần.

Trong trường hợp cuộn cảm làm việc trong mạch xoay chiều, trở kháng ( điện trở – Ohm ), tỷ lệ với tốc độ thay đổi của dòng điện chạy qua nó.

Một cuộn cảm mắc nối tiếp về cơ bản làm giảm các thay đổi trong lưu lượng dòng điện. Điều này xảy ra do sự thay đổi đột ngột của lưu lượng điện phản ánh tương tự trong từ trường xung quanh cuộn cảm. Những thay đổi trong từ trường gây ra emf (sức điện động) trong tất cả các dây dẫn được liên kết với nó. Emf này chống lại sự thay đổi của dòng điện tạo ra nó (Luật Bảo toàn Năng lượng), bằng cách tạo thành một điện thế chống lại sự thay đổi đó.

Trong một đường cong hình sin, độ dốc cũng thay đổi theo hình sin theo thời gian, tức là trong mạch xoay chiều hình sin, tốc độ thay đổi của dòng điện cũng là hình sin (cosin – vì tốc độ thay đổi là nhỏ nhất ở các đỉnh và rất cao ở các điểm gần bằng không).

Vì vậy, một cuộn cảm thuần trong một đoạn mạch xoay chiều dường như có tác dụng làm cho dòng điện trễ hơn 90 độ so với điện áp đặt vào. Điều này có thể giải thích đơn giản bên dưới :

Điện áp rơi trên cuộn cảm tỷ lệ với tốc độ thay đổi thời gian của dòng điện chạy qua nó v = L (di / dt) trong đó L là hằng số tỷ lệ được gọi là độ tự cảm. Đó là lý do tại sao trong mạch DC, cuộn cảm hoạt động như ngắn mạch trong khi trong mạch AC nó như một điện trở. Thay vào đó, nó sẽ tạo ra một dòng điện có độ trễ 90 độ so với điện áp hình sin. Và độ trễ 90 độ này xảy ra do sự tích hợp của hàm sin. Khi tính công suất tức thời và vẽ đồ thị, một dòng điện dao động với tần số gấp đôi tần số của tín hiệu ban đầu được tìm thấy. Đó là ở mỗi nửa chu kỳ của tín hiệu ban đầu có một chu kỳ công suất hoàn chỉnh. Như vậy nguồn dao động trong cuộn cảm có công suất trung bình bằng không. Vì vậy, không có tổn thất công suất thực trong cuộn cảm mà ở đó được gọi là công suất phản kháng.

Bạn có thể xem seri : Cuộn cảm 

Cuộn cảm hoạt động trong mạch DC

Tuy nhiên khi nguồn cung cấp là DC, cuộn cảm sẽ tiếp tục tích trữ năng lượng và sẽ không bao giờ có thời gian để giải phóng năng lượng này, DC là một chiều. Điều này dẫn đến bão hòa và cuộn cảm có thể tạo ra một dòng điện rất lớn.

Ứng dụng của cuộn cảm

Trạng thái ổn định, chúng hoạt động như ngắn mạch. Điều này có thể hữu ích khi muốn truyền dòng điện một chiều trong khi chặn dòng điện xoay chiều. Trong ứng dụng này, cuộn cảm thường được gọi là “choke”. Sử dụng cuộn cảm ở Cực B hoặc D của tầng khuếch đại cho phép tín hiệu đầu ra dao động gần gấp đôi điện áp cung cấp.

Ngoài ra, cuộn cảm có thể được sử dụng để loại bỏ nhiễu tần số cao ra khỏi mạch DC, lọc nguồn điện và các đầu vào và đầu ra.

Chúng cũng có đáp ứng quá độ khá hữu ích, Dòng điện sẽ tăng lên khi đặt một điện áp không đổi, và điều này được khai thác trong nhiều mạch điều chỉnh điện áp chuyển mạch và cung cấp điện.

Hay nó cách khác : Các cuộn cảm thể hiện khả năng chống lại tín hiệu AC cao hơn.
Trước đó, chúng được sử dụng để lọc – tức là loại bỏ hoặc giảm bớt – các tín hiệu AC được đưa vào mạch DC dưới dạng nhiễu. Chúng tạo thành một phần của bộ lọc được thiết kế để giữ cho nhiễu được tạo ra hoặc nhận bởi một phần của mạch điện vào phần khác của mạch, nơi nó có thể gây ra các hiệu ứng không mong muốn.