Cuộn cảm ghép nối tiếp tạo ra các mạng phức tạp hơn mà điện cảm tổng là sự kết hợp của các cuộn cảm riêng lẻ. Tuy nhiên, có một số quy tắc nhất định để kết nối các cuộn cảm mắc nối tiếp hoặc song song và những quy tắc này dựa trên thực tế là không tồn tại độ hỗ cảm hoặc ghép từ tính giữa các cuộn cảm riêng lẻ. Hãy tham khảo với Mobitool nhé.
Video cuộn cảm mắc nối tiếp và song song
Các Cuộn cảm ghép nối tiếp khi chúng được xâu chuỗi với nhau theo một đường thẳng, từ đầu đến cuối. Trong hướng dẫn về Điện trở nối tiếp, chúng tôi đã thấy rằng các giá trị khác nhau của các điện trở được mắc nối tiếp chỉ “cộng” với nhau và điều này cũng đúng với điện cảm. Các cuộn cảm mắc nối tiếp chỉ đơn giản là “thêm vào với nhau” vì số vòng dây có hiệu quả tăng lên, với tổng độ tự cảm của mạch L T bằng tổng của tất cả các cuộn cảm riêng lẻ cộng lại với nhau.
Cuộn cảm trong mạch nối tiếp
Dòng điện ( I ) chạy qua cuộn cảm thứ nhất, L 1 không có cách nào khác là đi qua cuộn cảm thứ hai và cuộn cảm thứ ba, v.v. Khi đó, cuộn cảm nối tiếp có dòng điện chung chạy qua chúng, ví dụ:
I L1 = I L2 = I L3 = I AB … v.v.
Trong ví dụ trên, các cuộn cảm L 1 , L 2 và L 3 đều kết nối với nhau giữa các điểm A và B . Tổng của các lần giảm điện áp riêng lẻ trên mỗi cuộn cảm có thể được tìm thấy bằng cách sử dụng Định luật Điện áp Kirchoff (KVL), trong đó, V T = V 1 + V 2 + V 3 và chúng tôi biết từ các hướng dẫn trước về điện cảm rằng emf tự cảm qua một cuộn cảm được cho là: V = L di / dt .
Vì vậy, bằng cách lấy các giá trị của điện áp riêng lẻ trên mỗi cuộn cảm trong ví dụ của chúng tôi ở trên, tổng điện cảm cho sự kết hợp nối tiếp được cho là:
Bằng cách chia công thức trên cho di / dt, chúng ta có thể rút gọn nó để đưa ra biểu thức cuối cùng để tính tổng độ tự cảm của một đoạn mạch khi mắc nối tiếp các cuộn cảm với nhau và điều này được cho là:
Công thức tính cuộn cảm nối tiếp
Tổng L = L 1 + L 2 + L 3 + … … + L n v.v.
Sau đó, tổng độ tự cảm của chuỗi nối tiếp có thể được tìm thấy bằng cách chỉ cần cộng các điện cảm riêng lẻ của cuộn cảm mắc nối tiếp với nhau giống như thêm các điện trở với nhau trong chuỗi. Tuy nhiên, phương trình trên chỉ đúng khi có sự tự cảm lẫn nhau “KHÔNG” hoặc sự ghép từ giữa hai hoặc nhiều cuộn cảm, (chúng được cách ly về mặt từ tính với nhau).
Một điểm quan trọng cần nhớ về cuộn cảm trong mạch nối tiếp, tổng độ tự cảm ( L T ) của bất kỳ hai hoặc nhiều cuộn cảm nào mắc nối tiếp với nhau sẽ luôn LỚN hơn giá trị của cuộn cảm lớn nhất trong chuỗi.
Cuộn cảm ghép nối tiếp Ví dụ số 1
Ba cuộn cảm có kích thước 10mH, 40mH và 50mH mắc nối tiếp với nhau, giữa chúng không có cảm kháng lẫn nhau. Tính tổng cảm của mắc nối tiếp.
Điều gì xả ra khi cuộn cảm ghép nối tiếp
Khi các cuộn cảm được mắc nối tiếp với nhau để từ trường của một liên kết với nhau, tác dụng của tự cảm làm tăng hoặc giảm tổng cảm phụ thuộc vào lượng từ trường ghép. Ảnh hưởng của sự tự cảm lẫn nhau này phụ thuộc vào khoảng cách xa nhau của các cuộn dây và hướng của chúng với nhau.
Các cuộn cảm nối tiếp được kết nối lẫn nhau có thể được phân loại là “Hỗ trợ” hoặc “Đối nghịch” tổng điện cảm. Nếu từ thông sinh ra bởi dòng điện chạy qua các cuộn dây theo cùng một hướng thì các cuộn dây được cho là Ghép tích lũy . Nếu dòng điện chạy qua các cuộn dây theo hướng ngược nhau thì các cuộn dây được cho là ghép vi sai như hình dưới đây.
Cuộn cảm dòng ghép tích lũy
Trong khi dòng điện chạy giữa các điểm A và D qua hai cuộn dây được ghép tích lũy có cùng chiều, phương trình trên cho điện áp giảm trên mỗi cuộn dây cần được sửa đổi để tính đến tương tác giữa hai cuộn dây do tác dụng của hiện tượng tự cảm. Độ tự cảm của mỗi cuộn dây riêng lẻ, lần lượt là L 1 và L 2 sẽ giống như trước nhưng có thêm M biểu thị độ tự cảm lẫn nhau.
Sau đó, tổng sức điện động cảm ứng trong các cuộn dây được ghép tích lũy được cho là:
Trong đó: 2M đại diện cho ảnh hưởng của cuộn L 1 trên L 2 và tương tự như vậy cuộn L 2 trên L 1 .
Bằng cách chia công thức trên cho di / dt, chúng ta có thể rút gọn nó để đưa ra biểu thức cuối cùng để tính tổng độ tự cảm của một đoạn mạch khi các cuộn cảm được kết nối tích lũy và điều này được cho là:
Tổng L = L 1 + L 2 + 2M
Nếu đảo một trong hai cuộn dây để cùng một dòng điện chạy qua mỗi cuộn dây nhưng ngược chiều nhau thì cảm kháng lẫn nhau, M tồn tại giữa hai cuộn dây sẽ có tác dụng triệt tiêu trên mỗi cuộn dây như hình dưới đây.
Cuộn cảm ghép vi sai
sức điện động cảm ứng vào cuộn 1 do tác dụng của cảm kháng lẫn nhau của cuộn hai ngược với cảm ứng tự cảm trong cuộn một vì bây giờ cùng một dòng điện chạy qua mỗi cuộn theo các hướng ngược nhau. Để tính đến hiệu ứng triệt tiêu này, dấu trừ được sử dụng với M khi từ trường của hai cuộn dây được kết nối khác nhau, cho chúng ta phương trình cuối cùng để tính tổng độ tự cảm của một đoạn mạch khi các cuộn cảm được nối khác nhau như sau:
Tổng L = L 1 + L 2 – 2M
Khi đó, phương trình cuối cùng cho cuộn cảm mắc nối tiếp được cho là:
Cuộn cảm ghép nối tiếp Ví dụ số 2
Hai cuộn cảm có kích thước lần lượt là 10mH được mắc nối tiếp với nhau sao cho từ trường của chúng hỗ trợ nhau sinh ra ghép nối tiếp. Độ tự cảm lẫn nhau của chúng là 5mH. Tính tổng cảm của mắc nối tiếp.
Cuộn cảm ghép nối tiếp Ví dụ số 3
Hai cuộn dây mắc nối tiếp có độ tự cảm lần lượt là 20mH và 60mH. Tổng độ tự cảm của tổ hợp là 100mH. Xác định độ tự cảm lẫn nhau tồn tại giữa hai cuộn dây với giả thiết rằng chúng hỗ trợ nhau.
Tóm tắt
Bây giờ chúng ta biết rằng chúng ta có thể mắc nối tiếp các cuộn cảm với nhau để tạo ra tổng giá trị điện cảm, L T bằng tổng các giá trị riêng lẻ, chúng cộng lại với nhau, tương tự như nối với nhau các điện trở mắc nối tiếp. Tuy nhiên, khi mắc nối tiếp các cuộn cảm với nhau, chúng có thể bị ảnh hưởng bởi độ tự cảm lẫn nhau.
Các cuộn cảm nối tiếp nối tiếp lẫn nhau được phân loại là “hỗ trợ” hoặc “đối nghịch” với tổng độ tự cảm tùy thuộc vào việc các cuộn dây được ghép tích lũy (theo cùng chiều) hoặc được ghép vi sai (theo chiều ngược lại).
Trong hướng dẫn tiếp theo về Cuộn cảm, chúng ta sẽ thấy rằng vị trí của các cuộn dây khi kết nối với nhau Cuộn cảm trong song song cũng ảnh hưởng đến tổng điện cảm, L T của mạch.