Khảo sát đánh giá năng lượng điện cảm trên hệ thống điện ô tô

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
BỘ MƠN ĐỘNG CƠ
-----------0O0-----------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề tài:
KHẢO NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ NĂNG LƯỢNG ĐIỆN CẢM
TRÊN HỆ THỐNG ĐIỆN ƠTƠ

GVHD:

ThS. Phan Nguyễn Q Tâm

SVTH:

Võ Phú Hảo - 12145053
Hồ Quốc Cƣờng - 12145020

TP. Hồ Chí Minh – Tháng 10/2016


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
BỘ MƠN ĐỘNG CƠ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Đề tài:
KHẢO NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ NĂNG LƯỢNG ĐIỆN CẢM
TRÊN HỆ THỐNG ĐIỆN ƠTƠ

GVHD:

ThS. Phan Nguyễn Q Tâm

SVTH:

Võ Phú Hảo - 12145053
Hồ Quốc Cƣờng - 12145020

TP. Hồ Chí Minh – Tháng 10/2016


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: 1. Võ Phú Hảo
2. Hồ Quốc Cƣờng

MSSV: 12145053
MSSV: 12145020

Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật ơtơ

Mã ngành đào tạo: 52510205

Hệ đào tạo: Chính quy

Mã hệ đào tạo:

Khóa: 2012 - 2016

Lớp: 129450

1. Tên đề tài:
KHẢO SÁT, ĐÁNH GIÁ NĂNG LƢỢNG ĐIỆN CẢM
TRÊN HỆ THỐNG ĐIỆN Ô TÔ
2. Nhiệm vụ đề tài:
1. Khảo sát nguồn năng lượng điện cảm trên ô tô
2. Khảo nghiệm, đo đạc năng lượng điện cảm
3. Phân tích, lập phương trình
4. Đánh giá năng lượng điện cảm
5. Viết thuyết minh
3. Sản phẩm của đề tài:
- Tổng hợp các nguồn năng lượng điện cảm chủ yếu trên ơtơ.
- Các phương trình tính tốn năng lượng điện cảm.
- Kết quả tính tốn năng lượng điện cảm.
- Đồ thị mô phỏng liên quan.
4. Ngày giao nhiệm vụ đề tài: 17/10/2016

5. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 13/02/2017
TRƢỞNG BỘ MÔN

GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN


NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN
---///--.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
TP Hồ Chí Minh, ngày…tháng…năm 2017
Giảng viên hướng dẫn


NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN
---///--.................................................................................................................................

.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
TP Hồ Chí Minh, ngày…tháng…năm 2017
Giảng viên phản biện


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

XÁC NHẬN HỒN THÀNH ĐỒ ÁN
Tên đ tài: KHẢO NGHIỆM, ĐÁNH GIÁ NĂNG LƢỢNG ĐIỆN CẢM TRÊN
ÔTÔ
Họ và tên Sinh viên: VÕ PHÚ HẢO

MSSV: 12145053

HỒ QUỐC CƢỜNG

MSSV: 12145020

Ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô
Sau khi tiếp thu và đi u chỉnh theo góp ý của Giảng viên hướng dẫn, Giảng viên phản
biện và các thành viên trong Hội đồng bảo vệ. Đồ án tốt nghiệp đã được hoàn chỉnh
đúng theo yêu cầu v nội dung và hình thức. Nay chúng em kính mong các thầy xác
nhận cho chúng em hoàn thành đồ án này.

Chủ tịch Hội đồng:

Giảng viên hướng dẫn:

Giảng viên phản biện:

TP. Hồ Chí Minh, ngày

tháng

năm 20…


LỜI NĨI ĐẦU
Với sự phát triển khơng ngừng của kỹ thuật cũng như ngành công nghệ chế tạo
ôtô, các xe ôtô hiện nay ngày càng hiện đại hơn và tiện nghi hơn. Trong những năm gần
năm gần đây, hệ thống điện và điện tử trên ôtô phát triển rất mạnh và chiếm một phần
lớn trong tổng giá trị chiếc xe. Hệ thống điện và điện tử ngày càng can thiệp sâu vào
hầu hết các hệ thống trên xe. Việc sử dụng các cuộn cảm sinh ra lực từ để đi u khiển

thay cho các cơ cấu cơ khí ngày càng được sử dụng nhi u. Một số cơ cấu chấp hành có
kết cấu từ cuộn cảm như: các bobine đánh lửa, kim phun, van điện tử, rơle. Tại các thời
điểm chuyển mạch xảy ra hiện tượng cảm ứng điện từ làm xuất hiện xung điện tự cảm
biên độ cao. Sức điện động từ 80 V đến 400 V ảnh hưởng lớn tuổi thọ linh kiện điện tử,
sinh nhiệt và lãng phí năng lượng.
Mặt khác, nguồn nhiên liệu hóa thạch trên thế giới hiện nay đang dần cạn kiệt.
Chính vì lẽ đó mà việc thu hồi nguồn năng lượng thừa trên ô tô là vấn đ rất thực tế và
cần được nghiên cứu rộng rãi. Vấn đ đặt ra là cần tính tốn và đưa ra biện pháp thu hồi
nguồn năng lượng này nhằm bảo vệ linh kiện điện tử bán dẫn mà còn cung cấp cho các
tải điện hoạt động gián đoạn trên xe, góp phần tiết kiệm điện năng và nhiên liệu cho xe.
Với sự hướng dẫn của thầy ThS. Phan Ng uy ễn Quí T â m đã giúp chúng
tơi hồn thành đồ án tốt nghiệp này.
Nhóm thực hiện xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy ở Khoa cơ khí động
lực, đặc biệt là thầy Tâm đã hướng dẫn, truy n đạt kiến thức để nhóm hồn thành đồ án
tốt nghiệp này.
Cuối cùng là lời cảm ơn sâu sắc đến bạn bè, người thân và gia đình đã giúp đỡ,
khích lệ, tạo đi u kiện thuận lợi để hoàn thành nhiệm vụ được giao.
Do thời gian, trình độ và khả năng có hạn. Những sai sót là khơng thẻ tránh
khỏi. Mong các thầy cơ phản biện đóng góp ý kiến để phần báo cáo này được hồn thiện
hơn.
Chúng tơi xin chân thành cảm ơn
Nhóm thực hiện


MỤC LỤC
CHƢƠNG 1: MỞ ĐẦU ............................................................................................ 15
CHƢƠNG 2: KHẢO SÁT VỀ NĂNG LƢỢNG ĐIỆN CẢM TRÊN ÔTÔ ........ 17
1. Khái quát v cuộn cảm: .............................................................................................. 17
1.1. Cấu tạo cuộn cảm: ................................................................................................ 18
1.2. Phân loại cuộn cảm: ............................................................................................. 19

1.3. Ký hiệu: ................................................................................................................24
1.4. Các đại lượng đặc trưng: ......................................................................................25
2. Các định luật v cuộn cảm: ........................................................................................................ 28
2.1. Định luật Faraday: ................................................................................................ 28
2.2. Định luật Lenz: .....................................................................................................29
2.3. Suất điện động cảm ứng: ......................................................................................30
2.4. Hiện tượng tự cảm:............................................................................................... 31
2.5. Hiện tượng hỗ cảm: .............................................................................................. 37
3. Tổng quan hệ thống điện trên ô tô: .......................................................................................... 42
3.1. Sử dụng cuộn cảm trên hệ thống điện ô tô:.......................................................... 42
3.2. Phát triển chức năng cuộn cảm trên ô tô : ............................................................ 50

CHƢƠNG 3: KHẢO NGHIỆM, ĐO ĐẠC ............................................................ 51
NĂNG LƢỢNG ĐIỆN CẢM TRÊN ÔTÔ ............................................................ 51
1. Thiết bị đo................................................................................................................... 51
2. Kết quả đo R, L của một số cuộn cảm trên ôtô và các giá trị tham khảo khác ............ 52
3. Năng lượng điện cảm tích lũy ................................................................................................... 53

CHƢƠNG 4: PHÂN TÍCH VÀ LẬP PHƢƠNG TRÌNH..................................... 58
1. Phân tích năng lượng điện cảm: ............................................................................................... 58
2. Mơ hình hóa cho mạch RL: ........................................................................................ 59
3. Mơ hình hóa cho mạch LC: ........................................................................................ 64
4. Mơ hình hóa cho mạch RLC: .................................................................................................... 68
5. Mơ hình hóa cho mạch đánh lửa: ............................................................................................. 70
5.1. Tổng quan hệ thống đánh lửa: ..............................................................................70
5.2. Phân tích quá trình tăng trưởng dịng sơ cấp khi xuất hiện tia lửa ở bougie: ......71


5.3. Tính tốn điện áp trên cuộn sơ cấp khi xuất hiện tia lửa ở bougie: .....................76
5.4. Tính tốn điện áp trên cuộn thứ cấp khi xuất hiện tia lửa ở bougie:....................77

CHƢƠNG 5: ĐÁNH GIÁ NĂNG LƢỢNG ĐIỆN CẢM TRÊN ÔTÔ ............... 79
1. Ảnh hưởng năng lượng điện cảm trên ôtô : ........................................................................... 79
2. Ti m năng của năng lượng điện cảm trên ơtơ: ..................................................................... 79
3. Hiệu suất tích lũy năng lượng điện cảm:................................................................................ 81

CHƢƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.......................................................... 86
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................ 87
PHỤ LỤC: HƢỚNG DẪN SỬ DỤNG GUI TRONG MATLAB ........................ 88

9


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
STT

Ký hiệu

Nghĩa

1

ABS

Anti-lock Braking System

2

EDU

Electronic Drive Unit

3

ESP

Electronic Stability Program

4

TCS

Traction Control System

10


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình

Nội dung

Trang

2.1

Các loại cuộn cảm

17

2.2

Cuộn cảm ghép

19

2.3

Cuộn cảm nhi u lớp

19

2.4

Cuộn cảm công suất

19

2.5

Cuộn cảm siêu mỏng

19

2.6

Bảng mã 4 màu

20

2.7

Bảng mã 5 màu

21

2.8

Cuộn cảm hình xuyến

22

2.9

Cuộn cảm lõi gốm

22

2.10

Cuộn cảm lõi khơng khí

22

2.11

Cuộn cảm lõi sắt từ

23

2.12

Cuộn cảm lõi Ferit

23

2.13

Cuộn cảm trụ tròn dài

25

2.14a Ảnh hưởng của số vòng dây

26

2.14b Ảnh hưởng của chi u dài cuộn dây

26

2.14c Ảnh hưởng của bán kính cuộn dây

26

2.14d Ảnh hưởng của độ từ thẩm cuộn dây

26

2.15

Thí nghiệm Faraday

28

2.16

Thí nghiệm Lenz

29

2.17

Thí nghiệm hiện tượng tự cảm

31

2.18

Hệ số tự cảm của ống dây thẳng dài

33

2.19

Thí nghiệm hiện tượng tự cảm

33

2.20

Điện áp tự cảm

35

2.21

Triệt tiêu sức điện động tự cảm bằng diode

35

2.22

Triệt tiêu sức điện động tự cảm bằng điện trở

36

2.23

Triệt tiêu sức điện động tự cảm bằng tụ điện

37

2.24a Dòng biến thiên trong cuộn 1 tạo ra từ thông trong cuộn 2

37

11


DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình

Nội dung

2.24b Dịng biến thiên trong cuộn 2 tạo ra từ thông trong cuộn 1

Trang
38

2.25

Hiện tượng hỗ cảm của hai vòng dây phẳng đồng tâm

39

2.26

Hiện tượng hỗ cảm của cuộn dây quấn quanh một cuộn dây khác

40

2.27a Dòng điện trong mạch ở giai đoạn hút

43

2.27b Dòng điện trong mạch ở giai đoạn giữ

43

2.27c Dòng điện trong mạch ở giai đoạn hồi vị

44

2.28

Máy phát xoay chi u và cuộn dây

44

2.29

Cảm biến G và Ne

45

2.30

Bobine và sơ đồ hệ thống đánh lửa

46

2.31

Kim phun và sơ đồ mạch đi u khiển

46

2.32

Sơ đồ cảm biến tốc độ bánh xe

47

2.33

Sơ đồ mạch điện van điện từ

47

2.34

Sơ đồ cấu tạo của Relay và hình dạng thực tế

48

2.35

Động cơ điện một chi u

49

3.1

Đồng hồ vạn năng Tenmars YF-78

51

3.2

Mạch RL

53

3.3

Đồ thị q trình tích lũy năng lượng của kim phun

54

3.4

Đồ thị q trình tích lũy năng lượng của relay

55

3.5

Đồ thị q trình tích lũy năng lượng của solenoid

55

3.6

Đồ thị q trình tích lũy năng lượng của cuộn sơ bobine

56

12

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình

Nội dung

Trang

4.1

Mơ hình mạch RL

59

4.2

Q trình tăng trưởng của dòng điện

62

4.3

Dòng điện cực đại trong cuộn dây ở số vịng quay 0 – 5000 v/p

62

4.4

Q trình tích lũy năng lượng trong cuộn dây

63

4.5

Năng lượng cực đại trong cuộn dây ở số vịng quay 0 – 5000 v/p

63

4.6

Mơ hình mạch LC

64

4.7

Đồ thị biểu diễn dao động của giá trị Q theo thời gian t

66

4.8

Đồ thị biểu diễn dao động của giá trị I theo thời gian t

66

4.9

Đồ thị biểu diễn dao động của giá trị Wc theo thời gian t

67

4.10

Đồ thị biểu diễn dao động của giá trị WL theo thời gian t

67

4.11

Mơ hình mạch RLC

69

4.12

Đồ thị biểu diễn dao động của giá trị Q theo t

69

4.13

Đồ thị biểu diễn dao động của giá trị I theo t

70

4.14

Sơ đồ mạch đánh lửa thực tế

70

4.15

Mơ hình xác định ảnh hưởng tương tác giữa hai cuộn dây

71

4.16

Mơ hình tính tốn

72

4.17

Đồ thị cường độ dòng điện của cuộn sơ cấp khi xuất hiện tia lửa tại
bougie theo thời gian tại số vòng quay 1000 v/p

75

4.18

Đồ thị điện áp của cuộn sơ cấp khi xuất hiện tia lửa ở bougie theo
thời gian tại số vịng quay 1000 v/p

76

4.19

Từ thơng qua lịng hai cuộn dây

77

4.20

Đồ thị điện áp của cuộn thứ cấp khi xuất hiện tia lửa ở bougie theo
thời gian tại số vịng quay 1000 v/p

78

5.1

Đồ thị q trình tích lũy năng lượng và hiệu suất của kim phun

83

5.2

Đồ thị quá trình tích lũy năng lượng và hiệu suất của relay

84

5.3

Đồ thị q trình tích lũy năng lượng và hiệu suất của solenoid

84

5.4
5.5

13


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng

Nội dung

Trang

2.1

Ký hiệu các loại cuộn cảm

24

3.1

Giá trị năng lượng cuộn cảm tích lũy được

57

14


CHƢƠNG 1: MỞ ĐẦU
1.1. Lý do chọn đề tài
Năng lượng điện cảm đã được ứng dụng trong cơng nghiệp nói chung và
ngành ơ tơ nói riêng từ rất lâu. Trên hệ thống điện ôtô, từ lâu, con người đã sử dụng

cuộn cảm làm nhi u bộ phận kích từ như rơ-le, bobine. Ngày nay, khi ngành cơng
nghiệp ơtơ đã có những bước phát triển vượt bậc thì cuộn cảm đảm nhiệm nhi u vai
trò hơn trong hệ thống điện, điện tử ơtơ. Tuy nhiên, một tính chất đặc trưng của
cuộn cảm là khả năng phát ra năng lượng trong quá trình đóng ngắt dịng điện đi
qua vẫn chưa được quan tâm đúng mức. Trước tình hình cạn kiệt năng lượng hóa
thạch và ơ nhiễm mơi trường như hiện nay. Việc tái sử dụng các nguồn năng lượng
trên ơtơ có ý nghĩa hết sức quan trọng. Nếu nguồn năng lượng điện cảm này được
thu hồi và sử dụng lại cho các hệ thống trên xe thì góp phần tiết kiệm nhiên liệu cho
xe và bảo vệ môi trường. Vấn đ đặt ra chúng ta cần tính tốn tổng năng lượng từ
các cuộn cảm là bao nhiêu để nghiên cứu chế tạo thiết bị thu hồi. Để góp phần giải
quyết vấn đ trên thì nhóm đã chọn đ tài:
“Khảo nghiệm, đánh giá năng lượng điện cảm trên ôtô”
1.2. Giới hạn đề tài
Khảo nghiệm và đánh giá năng lượng tự cảm trên ôtô du lịch 4 chỗ (không
khảo sát các phương án thu hồi năng lượng).
1.3. Mục tiêu
- Nhận biết được một số loại bộ phận có tích lũy năng lượng tự cảm và phân
tích được phương trình liên quan đến chúng.
- Hiểu được ứng dụng cuộn cảm trên các bộ phận ôtô và nguyên lý hoạt động.
- Tính tổng năng lượng tích lũy được của một số bộ phận mang năng lượng tự
cảm.
- Mơ hình hóa mạch điện chứa cuộn cảm để viết phương trình tính tốn trên
Matlab.
- Đánh giá nguồn năng lượng tự cảm trên ôtô.

15


1.4. Đối tƣợng và khách thể nghiên cứu
+ Đối tượng nghiên cứu:

- Cuộn cảm trên ôtô du lịch 4 chỗ
+ Khách thể nghiên cứu:
- Cuộn cảm trên một số cơ cấu trên ôtô
- Sơ đồ mạch điện
- Các thiết bị đo
- Phương trình điện trong mạch RLC, đánh lửa
- Phần m m Matlab
1.5. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Khảo sát, đo đạc thực nghiệm.
- Phương pháp phân tích tài liệu, thu thập và xử lý chúng.

16


CHƢƠNG 2: KHẢO SÁT VỀ NĂNG LƢỢNG ĐIỆN CẢM
TRÊN ÔTÔ
1. Khái quát về cuộn cảm:
Cuộn cảm là một linh kiện điện tử thụ động, thường dùng trong mạch điện có dòng
điện biến đổi theo thời gian (như các mạch điện xoay chi u), chúng cũng được sử dụng
trong mạch điện một chi u. Cuộn cảm có ứng dụng rất nhi u trên hệ thống điện ôtô.
Được đặc trưng bằng độ tự cảm, đo trong hệ đo lường quốc tế theo đơn vị Henry
(H). Cuộn cảm có độ tự cảm càng cao thì càng tạo ra từ trường mạnh và dự trữ nhi u
năng lượng.

Hình 2.1: Các loại cuộn cảm
Chức năng của cuộn cảm:
- Loại bỏ các dao động không mong muốn của dòng điện khi đi qua cuộn cảm.
Cuộn cảm có thể kết hợp với tụ điện thành mạch LC có chức năng loại các tín hiệu
khơng cần thiết.

17


- Chức năng hoạt dộng của cuộn cảm phụ thuộc vào tần số của tín hiệu. Tần số càng
lớn thì khả năng cản trở dòng điện của cuộn cảm càng cao và ngược lại.

- Lưu trữ năng lượng điện dưới dạng từ trường khi có dịng điện chạy qua cuộn
cảm. Khi kết hợp với tụ thì sẽ trở thành bộ chuyển đổi DC – DC.

1.1. Cấu tạo cuộn cảm:
Cuộn cảm gồm một số vòng dây (thường là đồng) quấn lại thành nhi u vòng, dây
quấn được sơn emay cách điện, lõi cuộn dây có thể là khơng khí, hoặc vật liệu dẫn
từ như Ferrite hay lõi thép kỹ thuật.

18


1.2. Phân loại cuộn cảm:
1.2.1. Theo loại cuộn dây:
* Cuộn cảm ghép:

Hình 2.2: Cuộn cảm ghép
Thường được sử dụng trong mạch mà cần đến hiện tượng hỗ cảm.
* Cuộn cảm nhiều lớp:

Hình 2.3: Cuộn cảm nhi u lớp
Loại này có nhi u lớp và mỗi lớp được cách điện với nhau. Loại cuộn cảm này có
độ tự cảm lớn.
* Cuộn cảm cơng suất:

Hình 2.4: Cuộn cảm cơng suất
* Cuộn cảm siêu mỏng:

Hình 2.5: Cuộn cảm siêu mỏng
19


* Cuộn cảm mã màu:
Nhìn bên ngồi rất giống với điện trở, loại cuộn cảm này sử dụng bảng mã màu
để biểu thị độ tự cảm của nó. Loại cuộn cảm này có giá trị từ 0,1 µH đến 1mH.
Có 4 mã màu cho cuộn cảm thương mại và 5 mã màu cho cuộn cảm sử dụng
trong quân sự.
- Cuộn cảm thương mại:
Bảng mã màu:

Hình 2.6: Bảng mã 4 màu
Cách đọc bảng mã 4 màu:
Vạch màu

Ý nghĩa

1

Giá trị hàng chục trong giá trị độ tự cảm

2

Giá trị hàng đơn vị trong giá trị độ tự cảm

3

Hệ số nhân với giá trị số mũ của 10 dùng nhân với giá trị điện
trở

4

Giá trị sai số của độ tự cảm
20


- Cuộn cảm quân sự:
Bảng mã màu:

Hình 2.7: Bảng mã 5 màu
Cách đọc bảng mã 5 màu:
Vạch màu

Ý nghĩa

1

Mã nhận dạng quân sự

2

Giá trị hàng chục trong giá trị độ tự cảm

3

Giá trị hàng đơn vị trong giá trị độ tự cảm

4

Hệ số nhân với giá trị số mũ của 10 dùng nhân với giá trị điện
trở

5

Giá trị sai số của độ tự cảm

21


* Cuộn cảm hình xuyến:

Hình 2.8: Cuộn cảm hình xuyến
Cấu trúc hình xuyến (hình vịng) rất hiệu quả trong việc tập trung từ thông trong
cuộn dây và thường được sử dụng trong cuộn cảm dòng lớn hoặc bộ chuyển đổi.
1.2.1. Theo vật liệu làm lõi:
* Cuộn cảm lõi gốm:

Hình 2.9: Cuộn cảm lõi gốm
Gốm là một trong những vật liệu phổ biến được sử dụng làm lõi cuộn cảm. Hệ số
nhiệt của gốm thấp đi u này làm tăng sự ổn định của cuộn cảm trong phạm vi
nhiệt độ hoạt động. Gốm khơng có từ tính do đó khơng có sự gia tăng hệ số từ
thẩm của lõi. Cuộn cảm loại này thường được dùng trong ứng dụng tần số cao.
* Cuộn cảm lõi khơng khí:

Hình 2.10: Cuộn cảm lõi khơng khí
Cấu tạo của cuộn cảm loại này đơn giản chỉ gồm các vịng dây quấn mà khơng có

lõi bên trong. Cuộn cảm lõi khơng khí có hệ số tự cảm thấp hơn cuộn cảm lõi sắt
từ và thường sử dụng trong các ứng dụng tần số cao vì tổn thất năng lượng ít.
22


* Cuộn cảm lõi sắt từ:

Hình 2.11: Cuộn cảm lõi sắt từ
Đối với các ứng dụng cần sử dụng cuộn cảm có điện trở thấp nhưng độ tự cảm lại
cao thì cuộn cảm lõi sắt được sử dụng rất nhi u.
* Cuộn cảm lõi Ferit:

Hình 2.12: Cuộn cảm lõi Ferit
Thường là Mangan – kẽm Ferit hay Niken – kẽm Ferit. Loại cuộn cảm này có
điện trở rất cao. Tuy nhiên khi sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu độ tự cảm
cao thì loại cuộn cảm này ít được sử dụng vì thời gian đạt đến độ bão hịa từ xảy
ra rất nhanh.

23


1.3. Ký hiệu:
Một số ký hiệu thường gặp của cuộn cảm:

Cuộn cảm lõi khơng khí có giá trị cố định

Cuộn cảm lõi khơng khí có giá trị đi u chỉnh theo nấc

Cuộn cảm lõi khơng khí có giá trị thay đổi được

Cuộn cảm lõi sắt từ có giá trị cố định

Cuộn cảm biến thế lõi sắt

Cuộn cảm lõi Ferit

Cuộn cảm lõi Ferit có giá trị đi u chỉnh theo nấc

Cuộn cảm lõi Ferit có giá trị thay đổi được

Cuộn cảm lõi Ferit biến thế

Bảng 2.1: Ký hiệu các loại cuộn cảm
24


1.4. Các đại lƣợng đặc trƣng:
1.4.1. Hệ số tự cảm:

Hình 2.13: Cuộn cảm trụ tròn dài
Hệ số tự cảm là đại lượng đặc trưng cho suất điện động cảm ứng của cuộn dây
khi có dịng điện biến thiên chạy qua.
Cơng thức tính độ tự cảm của cuộn dây hình trụ trịn dài:

.N 2 .S
L
l

(1.1)

Trong đó:
L: hệ số tự cảm của cuộn dây, đơn vị là Henry (H)
Ngồi ra cịn dùng: MiliHenry – mH (1mH=10-3H)
MicroHenry – µH (1µH=10-6H)
N: là số vịng dây của cuộn cảm
l: chi u dài của cuộn dây tính bằng mét (m)
S: là tiết diện của lõi, tính bằng (m2)

µ : là hệ số từ thẩm của vật liệu làm lõi

Từ cơng thức (1.1) ta thấy có 4 yếu tố ảnh hưởng đến hệ số tự cảm của cuộn dây
là: số vịng dây, chi u dài, bán kính, vật liệu làm lõi của cuộn cảm.

25