Bài giảng Điện tử căn bản - Chương 7: Cuộn dây & Biến áp - Xuân Vinh

 Chương VII - Cuộn dây & Biến áp 
 1. Cấu tạo của cuộn cảm. 
 Cuộn cảm gồm một số vòng dây quấn lại thành nhiều vòng, dây 
quấn được sơn emay cách điện, lõi cuộn dây có thể là không khí, hoặc 
là vật liệu dẫn từ như Ferrite hay lõi thép kỹ thuật . 
 Cuộn dây lõi không khí Cuộn dây lõi Ferit 
Ký hiệu cuộn dây trên sơ đồ : L1 là cuộn dây lõi 
không khí, L2 là cuộn dây lõi ferit, L3 là cuộn 
dây có lõi chỉnh, L4 là cuộn dây lõi thép kỹ thuật 
 2. Các đại lượng đặc trưng của cuộn cảm. 
 a) Hệ số tự cảm ( định luật Faraday) 
 Hệ số tự cảm là đại lượng đặc trưng cho sức điện động cảm ứng của 
cuộn dây khi có dòng điện biến thiên chạy qua. 
 L = ( µr.4.3,14.n2.S.10-7 ) / l 
{ L : là hệ số tự cảm của cuôn dây, đơn vị là Henrry (H) 
{ n : là số vòng dây của cuộn dây. 
{ l : là chiều dài của cuộn dây tính bằng mét (m) 
{ S : là tiết diện của lõi, tính bằng m2 
{ µr : là hệ số từ thẩm của vật liệu làm lõi . 
 b) Cảm kháng 
 Cảm kháng của cuộn dây là đại lượng đặc trưng cho sự cản trở dòng 
điện của cuộn dây đối với dòng điện xoay chiều . 
ZL = 2.3,14.f.L
www.hocnghe.com.vn
Xuan Vinh : 0912421959
{ Trong đó : ZL là cảm kháng, đơn vị là Ω 
{ f : là tần số đơn vị là Hz 
{ L : là hệ số tự cảm , đơn vị là Henry 
Thí nghiệm về cảm kháng của cuộn 
dây với dòng điện xoay chiều 
 * Thí nghiệm trên minh hoạ : Cuộn dây nối tiếp với bóng đèn 
sau đó được đấu vào các nguồn điện 12V nhưng có tần số khác nhau 
thông qua các công tắc K1, K2 , K3 , khi K1 đóng dòng điện một 
chiều đi qua cuộn dây mạnh nhất ( Vì ZL = 0 ) => do đó bóng đèn 
sáng nhất, khi K2 đóng dòng điện xoay chỉều 50Hz đi qua cuộn dây 
yếy hơn ( do ZL tăng ) => bóng đèn sáng yếu đi, khi K3 đóng , dòng 
điện xoay chiều 200Hz đi qua cuộn dây yếu nhất ( do ZL tăng cao 
nhất) => bóng đèn sáng yếu nhất. 
 => Kết luận : Cảm kháng của cuộn dây tỷ lệ với hệ số tự cảm của 
cuộn dây và tỷ lệ với tần số dòng điện xoay chiều, nghĩa là dòng điện 
xoay chiều có tần số càng cao thì đi qua cuộn dây càng khó, dòng 
điện một chiều có tần số f = 0 Hz vì vậy với dòng một chiều cuộn dây 
có cảm kháng ZL = 0 
 c) Điện trở thuần của cuộn dây. 
 Điện trở thuần của cuộn dây là điện trở mà ta có thể đo được bằng 
đồng hồ vạn năng, thông thường cuộn dây có phẩm chất tốt thì điện 
trở thuần phải tương đối nhỏ so với cảm kháng, điện trở thuần còn gọi 
là điện trở tổn hao vì chính điện trở này sinh ra nhiệt khi cuộn dây 
hoạt động. 
 3. Tính chất nạp , xả của cuộn cảm 
 * Cuộn dây nạp năng lương : Khi cho một dòng điện chạy qua 
cuộn dây, cuộn dây nạp một năng lượng dưới dạng từ trường được 
tính theo công thức 
W = L.I 2 / 2 
www.hocnghe.com.vn
Xuan Vinh : 0912421959
z W : năng lượng ( June ) 
z L : Hệ số tự cảm ( H ) 
z I dòng điện. 
Thí nghiệm về tính nạp xả của cuộn dây. 
 Ở thí nghiệm trên : Khi K1 đóng, dòng điện qua cuộn dây tăng dần 
( do cuộn dây sinh ra cảm kháng chống lại dòng điện tăng đột ngột ) 
vì vậy bóng đèn sáng từ từ, khi K1 vừa ngắt và K2 đóng , năng lương 
nạp trong cuộn dây tạo thành điện áp cảm ứng phóng ngược lại qua 
bóng đèn làm bóng đèn loé sáng => đó là hiên tượng cuộn dây xả 
điện. 
 4. Loa ( Speaker ) 
 Loa là một ứng dụng của cuộn dây và từ trường. 
Loa 4Ω - 20W ( Speaker )
www.hocnghe.com.vn
Xuan Vinh : 0912421959
 Cấu tạo và hoạt động của Loa ( Speaker ) 
 Cấu tạo của loa : Loa gồm một nam châm hình trụ có hai cực lồng 
vào nhau , cực N ở giữa và cực S ở xung quanh, giữa hai cực tạo 
thành một khe từ có từ trường khá mạnh, một cuôn dây được gắn với 
màng loa và được đặt trong khe từ, màng loa được đỡ bằng gân cao 
su mềm giúp cho màng loa có thể dễ dàng dao động ra vào. 
 Hoạt động : Khi ta cho dòng điện âm tần ( điện xoay chiều từ 20 
Hz => 20.000Hz ) chạy qua cuộn dây, cuộn dây tạo ra từ trường biến 
thiên và bị từ trường cố định của nam châm đẩy ra, đẩy vào làm cuộn 
dây dao động => màng loa dao động theo và phát ra âm thanh. 
 Chú ý : Tuyệt đối ta không được đưa dòng điện một chiều vào loa , 
vì dòng điện một chiều chỉ tạo ra từ trường cố định và cuộn dây của 
loa chỉ lệch về một hướng rồi dừng lại, khi đó dòng một chiều qua 
cuộn dây tăng mạnh ( do không có điện áp cảm ứng theo chiều ngược 
lai ) vì vậy cuộn dây sẽ bị cháy . 
 5 . Micro 
www.hocnghe.com.vn
Xuan Vinh : 0912421959
 Micro 
 Thực chất cấu tạo Micro là một chiếc loa thu nhỏ, về cấu tạo Micro 
giống loa nhưng Micro có số vòng quấn trên cuộn dây lớn hơn loa rất 
nhiều vì vậy trở kháng của cuộn dây micro là rất lớn khoảng 600Ω 
( trở kháng loa từ 4Ω - 16Ω ) ngoài ra màng micro cũng được cấu tạo 
rất mỏng để dễ dàng dao động khi có âm thanh tác động vào. Loa là 
thiết bị để chuyển dòng điện thành âm thanh còn micro thì ngược lại , 
Micro đổi âm thanh thành dòng điện âm tần. 
 6.Rơ le ( Relay) 
Rơ le 
 Rơ le cũng là một ứng dụng của cuộn dây trong sản xuất thiết bị 
điện tử, nguyên lý hoạt động của Rơle là biến đổi dòng điện thành từ 
trường thông qua quộn dây, từ trường lại tạo thành lực cơ học thông 
qua lực hút để thực hiện một động tác về cơ khí như đóng mở công 
tắc, đóng mở các hành trình của một thiết bị tự động vv... 
www.hocnghe.com.vn
Xuan Vinh : 0912421959
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Rơ le 
 7. Biến áp. 
 Biến áp là thiết bị để biến đổi điện áp xoay chiều, cấu tạo bao gồm 
một cuộn sơ cấp ( đưa điện áp vào ) và một hay nhiều cuộn thứ cấp 
( lấy điện áp ra sử dụng) cùng quấn trên một lõi từ có thể là lá thép 
hoặc lõi ferit . 
Ký hiệu của biến áp 
 * Tỷ số vòng / vol của bién áp . 
z Gọi n1 và n2 là số vòng của quộn sơ cấp và thứ cấp. 
z U1 và I1 là điện áp và dòng điện đi vào cuộn sơ cấp 
z U2 và I2 là điện áp và dòng điện đi ra từ cuộn thứ cấp. 
 Ta có các hệ thức như sau : 
 U1 / U2 = n1 / n2 Điện áp ở trên hai cuộn dây sơ cấp và thứ 
cấp tỷ lệ thuận với số vòng dây quấn. 
 U1 / U2 = I2 / I1 Dòng điện ở trên hai đầu cuộn dây tỷ lệ 
nghịch với điện áp, nghĩa là nếu ta lấy ra điện áp càng cao thì cho 
dòng càng nhỏ. 
 * Công xuất của biến áp . 
 Công xuất của biến áp phụ thuộc tiết diện của lõi từ, và phụ thuộc 
vào tần số của dòng điện xoay chiều, biến áp hoạt động ở tần số càng 
cao thì cho công xuất càng lớn. 
 * Phân loại biến áp . 
 * Biến áp nguồn và biến áp âm tần: 
www.hocnghe.com.vn
Xuan Vinh : 0912421959
 Biến áp nguồn Biến áp nguồn hình xuyến 
 Biến áp nguồn thường gặp trong Cassete, Âmply .. , biến áp này 
hoạt động ở tần số điện lưới 50Hz , lõi biến áp sử dụng các lá 
Tônsilic hình chữ E và I ghép lại, biến áp này có tỷ số vòng / vol lớn. 
 Biến áp âm tần sử dụng làm biến áp đảo pha và biến áp ra loa 
trong các mạch khuyếch đại công xuất âm tần,biến áp cũng sử dụng lá 
Tônsilic làm lõi từ như biến áp nguồn, nhưng lá tônsilic trong biến áp 
âm tần mỏng hơn để tránh tổn hao, biến áp âm tần hoạt động ở tần số 
cao hơn , vì vậy có số vòng vol thấp hơn, khi thiết kế biến áp âm tần 
người ta thường lấy giá trị tần số trung bình khoảng 1KHz - đến 
3KHz. 
 * Biến áp xung & Cao áp . 
Biến áp xung Cao áp 
 Biến áp xung là biến áp hoạt động ở tần số cao khoảng vài chục 
KHz như biến áp trong các bộ nguồn xung , biến áp cao áp . lõi biến 
áp xung làm bằng ferit , do hoạt động ở tần số cao nên biến áp xung 
cho công xuất rất mạnh, so với biến áp nguồn thông thường có cùng 
trọng lượng thì biến áp xung có thể cho công xuất mạnh gấp hàng 
chục lần. 
 Chương VIII - Chất bán dẫn & Diode . 
 1. Chất bán dẫn. 
 Chất bán dẫn là nguyên liệu để sản xuất ra các loại linh kiện bán 
dẫn như Diode, Transistor, IC mà ta đã thấy trong các thiết bị điện tử 
ngày nay. 
www.hocnghe.com.vn
Xuan Vinh : 0912421959