Đơn vị của cuộn cảm là gì? Giải thích chi tiết và ứng dụng thực tế trong mạch điện

Đơn vị của cuộn cảm là Henry (H) – được đặt theo tên nhà vật lý Joseph Henry, biểu thị khả năng tích trữ năng lượng dưới dạng từ trường của cuộn dây khi có dòng điện chạy qua. Trong hệ đơn vị SI, 1 Henry tương đương với 1 volt–giây trên mỗi ampe (1 V·s/A). Hiểu đơn giản, một cuộn cảm có độ tự cảm 1 Henry sẽ sinh ra suất điện động tự cảm 1 volt khi dòng điện qua nó thay đổi với tốc độ 1 ampe mỗi giây (1 A/s). Đại lượng độ tự cảm (L) cho biết cuộn cảm đó có khả năng tạo ra từ trường mạnh hay yếu, cũng như mức độ cản trở sự thay đổi dòng điện trong mạch. Trong thực tế, người ta thường dùng các bội số nhỏ hơn như milliHenry (mH = 10⁻³ H), microHenry (µH = 10⁻⁶ H) hoặc nanoHenry (nH = 10⁻⁹ H) để đo những cuộn cảm có giá trị nhỏ trong các mạch điện tử và thiết bị điều khiển công nghiệp.

Khái niệm về cuộn cảm

Cuộn cảm (Inductor) là linh kiện điện tử thụ động có cấu tạo từ dây dẫn quấn quanh lõi sắt hoặc lõi không khí. Khi dòng điện chạy qua, cuộn cảm sinh ra từ trường bao quanh và có khả năng chống lại sự thay đổi của dòng điện.

Trong mạch điện, cuộn cảm thường được ký hiệu bằng chữ L, viết tắt của “Inductance”, thể hiện độ tự cảm – đại lượng đặc trưng cho khả năng tích trữ năng lượng từ trường của cuộn dây.

Đơn vị của cuộn cảm là gì?

Đơn vị đo của cuộn cảm là Henry (ký hiệu: H) – được đặt theo tên nhà vật lý người Mỹ Joseph Henry.
Henry là đơn vị đo độ tự cảm trong hệ đo lường SI (International System of Units).

• 1 Henry (1 H) được định nghĩa là:

Khi dòng điện trong cuộn dây thay đổi với tốc độ 1 ampe mỗi giây (1 A/s), nó sinh ra một suất điện động tự cảm 1 volt (1 V) trong chính cuộn dây đó.

Nói cách khác, Henry (H) thể hiện khả năng sinh ra điện áp cảm ứng khi dòng điện biến thiên, đồng thời phản ánh mức độ cản trở sự thay đổi dòng điện của cuộn cảm.

Trong hệ SI:

Đơn vị đo của cuộn cảm là Henry

Cuộn cảm là gì?

Cuộn cảm (Inductor) là một linh kiện điện tử thụ động được tạo thành từ dây dẫn quấn thành nhiều vòng quanh lõi sắt hoặc lõi không khí. Khi có dòng điện chạy qua, cuộn cảm sinh ra từ trường và có khả năng chống lại sự thay đổi của dòng điện trong mạch.

Trong các thiết bị điện và mạch điện tử, cuộn cảm được dùng phổ biến để lọc nhiễu, ổn định dòng điện và điều chỉnh tần số hoạt động.

Cuộn cảm

Cấu tạo của cuộn cảm

Một cuộn cảm thường gồm:

• Dây dẫn điện: Thường làm bằng đồng, được phủ lớp sơn cách điện (emay) để ngăn chạm chập.
• Lõi cuộn: Có thể là lõi không khí, lõi thép hoặc lõi ferrite, giúp tăng độ từ thẩm và nâng cao hiệu suất hoạt động.
• Tùy theo mục đích sử dụng, cuộn cảm được chế tạo với hình dạng, số vòng dây và vật liệu lõi khác nhau.

Nguyên lý hoạt động của cuộn cảm

Khi dòng điện một chiều (DC) đi qua, cuộn cảm hoạt động gần như một đoạn dây dẫn thông thường, vì không có sự thay đổi dòng điện.

Nhưng khi dòng xoay chiều (AC) chạy qua, từ trường biến thiên được tạo ra quanh cuộn dây, sinh ra suất điện động cảm ứng (điện áp ngược) – hiện tượng này được gọi là cảm ứng điện từ.

Cảm ứng này khiến cuộn cảm cản trở sự biến đổi của dòng điện, tạo ra một loại “điện trở cảm” gọi là cảm kháng (ZL).

Cảm kháng của cuộn cảm

Cảm kháng là khả năng cản trở dòng điện xoay chiều của cuộn cảm, ký hiệu là ZL, được tính theo công thức:

Công thức tính cảm kháng

Trong đó:

• f: tần số dòng điện (Hz)
• L: độ tự cảm (H)

Tần số càng cao, cảm kháng càng lớn – điều này lý giải vì sao cuộn cảm có thể chặn dòng điện cao tần nhưng cho dòng điện thấp tần đi qua.

Chức năng của cuộn cảm trong mạch điện

Cuộn cảm có nhiều vai trò quan trọng trong kỹ thuật điện và điện tử:

• Lọc nhiễu điện từ (EMI): Hạn chế xung điện và tạp âm trong mạch nguồn.
• Tạo mạch cộng hưởng LC: Kết hợp với tụ điện để điều chỉnh tần số, thường thấy trong radio, tivi, bộ truyền sóng.
• Chặn dòng điện cao tần, nhưng cho phép dòng DC đi qua, giúp ổn định tín hiệu.
• Tích trữ năng lượng dưới dạng từ trường để cung cấp ngược lại cho mạch khi dòng điện giảm.

Ứng dụng thực tế của cuộn cảm

Cuộn cảm được ứng dụng trong hầu hết các thiết bị điện – điện tử và hệ thống công nghiệp:

• Rơle điện từ: Sử dụng cuộn cảm để tạo từ trường hút – nhả tiếp điểm.
• Cảm biến tiệm cận: Dựa vào nguyên lý cảm ứng điện từ để phát hiện vật thể kim loại.
• Mạch điều chỉnh tần số: Giúp chọn kênh phát sóng trong radio, tivi.
• Bộ lọc nguồn, biến tần và điều khiển motor: Giảm nhiễu, ổn định dòng điện, bảo vệ linh kiện công suất.

Bơm chìm nước thải có cánh cắt rác

Các đơn vị nhỏ hơn của Henry

Trong thực tế, giá trị độ tự cảm của nhiều cuộn dây khá nhỏ, nên người ta thường dùng các đơn vị dẫn xuất của Henry:

• 1 milliHenry (mH) = 10⁻³ H
• 1 microHenry (µH) = 10⁻⁶ H
• 1 nanoHenry (nH) = 10⁻⁹ H

Ví dụ:

• Cuộn cảm dùng trong mạch lọc nguồn hoặc mạch PWM thường có giá trị từ 10 µH – 100 mH.
• Trong thiết bị công nghiệp, biến tần, bộ điều khiển motor DC, cuộn cảm có thể lên đến vài Henry (H) để giảm nhiễu và ổn định dòng điện.

Công thức tính độ tự cảm của cuộn dây

Độ tự cảm (L) phụ thuộc vào cấu tạo của cuộn dây và vật liệu lõi từ, được tính theo công thức:

Công thức tính độ tự cảm

Trong đó:

• L: độ tự cảm (Henry – H)
• N: số vòng dây quấn
• μ: độ từ thẩm của lõi (H/m)
• A: tiết diện lõi (m²)
• l: chiều dài cuộn dây (m)

👉 Như vậy, độ tự cảm tăng khi số vòng dây nhiều, lõi có độ từ thẩm cao và tiết diện lớn.

Ứng dụng của cuộn cảm và đơn vị Henry trong thực tế

Đơn vị Henry không chỉ có ý nghĩa trong lý thuyết mà còn được sử dụng rộng rãi trong thực tiễn sản xuất và kỹ thuật điện.

Một số ứng dụng phổ biến của cuộn cảm trong công nghiệp và điện tử:

• Bộ lọc nguồn (LC filter): Kết hợp cuộn cảm và tụ điện để lọc nhiễu trong mạch nguồn.
• Nguồn xung và biến tần: Cuộn cảm giúp ổn định dòng điện, giảm xung đột ngột khi khởi động motor.
• Mạch điều khiển tốc độ motor DC/AC: Hạn chế nhiễu cao tần và cải thiện độ ổn định của hệ thống.
• Mạch cộng hưởng và truyền tín hiệu: Kết hợp với tụ điện để tạo ra tần số dao động mong muốn.

Ví dụ: Trong bộ điều khiển bơm hóa chất hoặc máy bơm công nghiệp, cuộn cảm có đơn vị tính bằng mH đến H, giúp giảm nhiễu điện từ (EMI) và bảo vệ linh kiện công suất như MOSFET, IGBT.

Tất cả các dòng bơm Vimex đang bán chạy và sẵn hàng

Lưu ý khi sử dụng và chọn cuộn cảm

• Chọn giá trị độ tự cảm (H) phù hợp với yêu cầu kỹ thuật của mạch.
• Tránh đặt cuộn cảm gần nguồn nhiệt cao hoặc nam châm mạnh, có thể làm thay đổi độ từ thẩm của lõi.
• Kiểm tra dòng điện định mức của cuộn cảm – nếu vượt quá giới hạn, cuộn dây có thể nóng và mất từ tính.

Đơn vị của cuộn cảm là Henry (H) – đại diện cho khả năng tích trữ năng lượng từ trường và cản trở sự thay đổi của dòng điện. Dù chỉ là linh kiện nhỏ, nhưng cuộn cảm đóng vai trò quan trọng trong mạch điện công nghiệp, bộ nguồn, biến tần và điều khiển motor. Việc hiểu rõ đơn vị Henry, công thức và ứng dụng thực tế giúp kỹ sư điện – điện tử thiết kế và vận hành hệ thống hiệu quả, ổn định và an toàn hơn.

Công ty TNHH Vimex với nhiều năm kinh nghiệm trong lĩnh vực cung cấp các thiết bị công nghiệp đặc biệt là máy bơm công nghiệp, chúng tôi cam kết sản phẩm chính hãng, tư vấn miễn phí cho khách hàng.

Liên hệ ngay để được hỗ trợ nhé. Xin cảm ơn!