Blogs - Huphaco.vn

Giải Pháp, Cảm Biến Đo Mức

Từ thông cảm ứng điện từ | Ứng dụng của từ thông cảm ứng điện từ

Đã đăng trên 13/04/202013/07/2020 bởi Nguyễn Minh Hòa

13
Th4

Từ thông cảm ứng điện từ là một hiện tượng vật lý được Michael Faraday tìm ra. Từ đó đưa thế giới bước sang một nền văn minh mới, nền văn minh sử dụng điện. Là một cuộc cách mạng trong nền công nghiệp sản xuất và dân dụng.

Nội Dung Chính

Từ thông là gì

Từ thông được định nghĩa là số lượng đường sức từ đi qua một bề mặt kín nhất định. Là phép đo tổng từ trường đi qua một diện tích bề mặt. Ở đây, khu vực đang xem xét có thể có kích thước bất kỳ và theo bất kỳ hướng nào liên quan đến hướng của từ trường.

Ký hiệu từ thông

Ký hiệu của từ thông được bắt nguồn từ ký tự của tiếng Hy Lạp. Chúng có ký hiệu là: ϕ hoặc ϕB.

Công thức tính từ thông

Từ thông được xác định qua công thức:

ϕ=B.S.cos(α)

Trong đó:

ϕ: Từ thông (Wb)
B: Từ trường (T)
S: Diện tích mặt (m²)
α: Góc giữa vectơ B và vectơ n (vectơ n là vectơ pháp tuyến của mặt phẳng S)

Từ thông tiếng anh là gì?

Trong tiếng Anh, từ thông được gọi là: Magnetic Flux

Đây là một thuật ngữ chuyên ngành kỹ thuật điện. Nếu có dịp tìm hiểu các tài liệu tiếng Anh về chủ đề từ trường, từ thông, hiện tượng cảm ứng điện từ, hay các định luật Faraday, thì các bạn sẽ bắt gặp từ này trong nội dung của các chủ đề đó.

Đơn vị của từ thông là gì?

Từ thông thường được đo bằng đơn vị riêng của chúng. Đơn vị theo SI và CGS của từ thông được đưa ra dưới đây:

Đơn vị theo tiêu chuẩn SI của từ thông là Weber (Wb).
Đơn vị cơ bản là Vôn-giây.
Đơn vị theo CGS là Maxwell.

Ý nghĩa của từ thông

Từ định nghĩa ở trên, chúng ta cũng biết được ý nghĩa của từ thông rằng: Từ thông qua diện tích S bằng số đường sức từ qua diện tích S được đặt vuông góc với đường sức.

Từ thông qua một mạch điện phụ thuộc vào?

Để hiểu được từ thông qua một mạch điện phụ thuộc vào điều gì? Chúng ta hãy xét trường hợp từ thông trong một tiết diện S giới hạn trong một vòng dây C.

Từ thông được biết là đại lượng đặc trưng cho lượng từ trường qua diện tích S. Vậy diện tích S càng lớn thì từ trường đi qua nó sẽ càng nhiều. Điều này chứng tỏ rằng từ thông tỉ lệ thuận với diện tích S.
Cảm ứng từ là đại lượng đặc trưng cho độ mạnh hay yếu của từ trường. Mà từ thông lại là đại lượng đặc trưng cho lượng từ trường. Chứng tỏ rằng từ thông tỉ lệ thuận với cảm ứng từ.
Trong thí nghiệm, người ta nhận thấy rằng, khi vectơ B song song với mặt phẳng S thì không có đường cảm ứng từ nào đi qua. Nhưng khi vectơ B vuông góc với S thì các đường cảm ứng từ lại đi qua S nhiều nhất. Điều này nói lên rằng từ thông sinh ra còn phụ thuộc vào góc giữa vectơ B và vectơ n (vectơ pháp tuyến của mặt phẳng S). Vậy từ thông cũng tỉ lệ với góc α.

Từ thông thay đổi khi nào?

Để biết được từ thông thay đổi khi nào, chúng ta cùng xem xét một vài ví dụ như: từ thông trong ống dây, từ thông qua khung dây…

Chúng ta xét một diện tích S được giới hạn trong một đường cong kín C. Theo như định nghĩa từ thông ở trên thì chúng ta sẽ có những trường hợp sau đây:

Khi mà chúng ta di chuyển cuộn dây, khung dây đi về phía nam châm thì lượng từ trường đi qua vòng dây sẽ tăng lên. Điều này chứng tỏ từ thông trong mạch đang thay đổi theo xu hướng tăng. Và hiện tượng này cũng sinh dòng điện trong mạch.
Khi chúng ta di chuyển cuộn dây, khung dây ra xa nam châm, thì chúng ta nhận thấy lượng điện trường yếu đi, có nghĩa lượng điện trường đang giảm dần. Từ thông trong mạch cũng thay đổi giảm dần. Nhưng dòng điện vẫn tồn tại trong mạch.

Vậy dễ thấy rằng, từ thông trong mạch thay đổi hay biến thiên khi mà lượng từ trường thay đổi. Đây cũng là nguyên lý của hiện tượng cảm ứng điện từ.

Thế nào là hiện tượng từ thông cảm ứng điện từ?

Hiện tượng cảm ứng điện từ là hiện tượng từ thông qua mạch kín biến thiên (tăng hay giảm). Khi đó trong mạch điện sẽ xuất hiện dòng điện. Dòng điện này được gọi là dòng điện cảm ứng. Hiện tượng cảm ứng điện từ chỉ xuất hiện trong khoảng thời gian từ thông qua mạch kín có biến thiên.

Từ những thành tựu của nhà vật lý Michael Faraday khi phát hiện ra hiện tượng cảm ứng điện từ. Góp phần đưa nhân loại sang một giai đoạn phát triển mới, giai đoạn sử dụng điện trong sinh hoạt và sản xuất.

Để hiểu rõ hơn những gì chúng ta vừa thảo luận, tìm hiểu ở trên. Tiếp theo chúng ta sẽ phân tích một vài thí nghiệm của nhà Vật lý Faraday nhé!

Thí nghiệm Faraday về từ thông cảm ứng điện từ

Thí nghiệm mô tả rằng: Lấy một cuộn dây và mắc nối tiếp nó với một điện kế G thành một mạch kín (hình a). Phía trên ống dây đặt một thanh nam châm 2 cực Bắc-Nam. Thí nghiệm cho thấy:

Khi chúng ta di chuyển thanh nam châm chầm chậm ra xa cuộn dây, thì dòng điện cảm ứng sinh ra sẽ có chiều ngược lại (hình b)
Nếu chúng ta di chuyển thanh nam châm càng nhanh, thì cường độ dòng điện cảm ứng Ic sinh ra càng lớn.
Nhưng khi thanh nam châm được giữ đứng yên so với ống dây, thì trong cuộn dây không thấy dòng điện cảm ứng, dòng điện cảm ứng lúc này bằng không.
Nếu thay thanh nam châm vĩnh cửu trên bằng một ống dây có dòng điện chạy qua (tức nam châm điện), rồi tiến hành các bước thí nghiệm như trên, chúng ta cũng thu được kết quả tương tự.

Thông qua các thí nghiệm liên quan, Faraday đã đưa ra những kết luận của ông như sau:

Từ thông gửi qua mạch kín biến đổi theo thời gian là nguyên nhân sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch đó.
Dòng điện cảm ứng chỉ tồn tại trong thời gian từ thông gửi qua mạch kín có biến đổi.
Cường độ của dòng điện cảm ứng tỉ lệ thuận với tốc độ biến đổi của từ thông qua cuộn dây.
Chiều của dòng điện cảm ứng phụ thuộc vào sự tăng hay giảm của từ thông gửi qua mạch.

Vậy chiều của dòng điện do từ thông cảm ứng điện từ sinh ra được xác định bằng cách nào?

Ðịnh luật Lenz

Hai nhà vật lý Michael Faraday, Heinrich Lenz cũng nghiên cứu hiện tượng cảm ứng điện từ và đã tìm ra một cách xác định chiều của dòng điện cảm ứng, được gọi là định luật Lenz.

Nội dung định luật được phát biểu như sau:

“Dòng điện cảm ứng phải có chiều sao cho từ trường do nó sinh ra có tác dụng chống lại nguyên nhân sinh ra nó”

Nếu ϕ là dòng điện cảm ứng, có thể biểu diễn toán học như sau

Ðiều này có nghĩa là:

Khi từ thông qua mạch tăng lên, từ trường cảm ứng sinh ra có tác dụng chống lại sự tăng của từ thông: từ trường cảm ứng sẽ ngược chiều với từ trường ngoài.
Khi từ thông qua mạch giảm, từ trường cảm ứng sinh ra có tác dụng chống lại sự giảm của từ thông, lúc đó từ trường cảm ứng sẽ cùng chiều với từ trường ngoài.

Vận dụng vào thí nghiệm từ thông cảm ứng điện từ

Để kiểm chứng, chúng ta hãy vận dụng định luật này để xác định chiều của dòng điện cảm ứng trong thí nghiệm ở trên nhé. Với hình a, khi cực bắc của thanh nam châm di chuyển vào trong lòng cuộn dây sẽ làm cho từ thông gửi qua cuộn dây tăng lên.

Theo định luật Lenz, dòng điện cảm ứng phải sinh ra từ trường ngược chiều với từ trường của thanh nam châm để từ thông Fc sinh ra có tác dụng làm giảm sự tăng của từ thông là nguyên nhân sinh ra nó. Muốn vậy dòng điện cảm ứng phải có chiều như trên hình vẽ.

Ngược lại nếu dịch chuyển cực bắc của thanh nam châm ra xa ống dây như hình b, dòng điện cảm ứng xuất hiện trong mạch sẽ có chiều ngược với chiều của dòng điện cảm ứng trong trường hợp trên.

Như vậy, theo định luật Lenz, dòng điện cảm ứng bao giờ cũng có tác dụng chống lại sự dịch chuyển của thanh nam châm. Do đó, để dịch chuyển thanh nam châm, ta phải tốn công. Chính công mà ta tốn được biến thành điện năng của dòng điện cảm ứng.

Ðịnh luật cơ bản của hiện tượng cảm ứng điện từ

“Suất điện động cảm ứng luôn luôn bằng về trị số, nhưng trái dấu với tốc độ biến thiên của từ thông gửi qua diện tích của mạch điện.”

Suất điện động cảm ứng là suất điện động sinh ra do hiện tượng cảm ứng điện từ.

Ứng dụng của hiện tượng từ thông cảm ứng điện từ

Tạo ra dòng điện xoay chiều

Một ứng dụng quan trọng của hiện tượng cảm ứng điện từ là tạo ra dòng điện xoay chiều. Thực chất của quá trình này là biến đổi cơ năng thành điện năng.

Xét một khung dây dẫn gồm nhiều vòng quay trong một từ trường đều với vận tốc góc không đổi. Ta sẽ phải tốn một công để làm quay khung và nhận được điện năng của dòng điện cảm ứng chạy trong khung đó. Để dẫn được dòng điện ra ngoài, ta nối 2 đầu dây của khung với 2 hình trụ dẫn cách điện với nhau và cùng gắn với trục quay khung, sau đó dùng 2 chổi than tì vào 2 hình trụ đó để nối khung dây với mạch tiêu thụ ngoài.

Biến đổi dòng điện xoay chiều

Một ứng dụng quan trọng khác của cảm ứng điện từ là máy biến điện. Máy biến áp là một thiết bị thay đổi năng lượng điện xoay chiều ở một cấp điện áp sang cấp khác thông qua hoạt động của từ trường. Một máy biến áp giảm áp là trong đó điện áp trong sơ cấp cao hơn điện áp thứ cấp. Ngược lại là máy tăng áp. Các công ty điện lực sử dụng một máy tăng áp để tăng điện áp lên 100 kV, giúp giảm dòng điện và giảm thiểu tổn thất điện năng trong các đường dây truyền tải. Mặt khác, các mạch điện gia dụng sử dụng các máy giảm áp để giảm điện áp xuống hoặc 220V để sử dụng các thiết bị điện trong nhà.

Bếp điện từ

Bếp điện từ là cách nấu nhanh nhất. Nó cũng hoạt động trên nguyên tắc cảm ứng lẫn nhau. Khi dòng điện chạy qua cuộn dây đồng được đặt bên trong mặt bếp, nó sẽ tạo ra một từ trường thay đổi. Từ trường xen kẽ hoặc thay đổi này tạo ra một emf và do đó dòng điện trong vật chứa dẫn điện, và chúng ta biết rằng dòng điện luôn tạo ra nhiệt trong nó.

Các loại cảm biến đo lưu lượng

Máy đo lưu lượng điện từ hay cảm biến đo lưu lượng được sử dụng để đo vận tốc của một số chất lỏng. Khi một từ trường được đặt vào một đường ống cách điện, trong đó chất lỏng đang chảy, thì theo định luật Faraday, một lực điện động được tạo ra trong nó. Suất điện động cảm ứng này tỷ lệ thuận với tốc độ của chất lỏng chảy.

Bài viết tuy không trình bày hết những kiến thức chuyên sâu về các định luật của Faraday. Vẫn còn thiếu rất nhiều kiến thức liên quan. Nhưng chúng ta cũng đã hiểu được cơ bản về từ thông cảm ứng điện từ là gì? Và các cách sinh ra chúng, ứng dụng của chúng trong sản xuất công nghiệp cũng như các thiết bị xung quanh chúng ta.

Rất mong nhận được những đóng góp, và những chia sẻ bài viết của các bạn!

Hướng Dẫn

Sóng điện từ là gì? Đặc điểm của sóng điện từ

Đã đăng trên 11/04/202018/10/2023 bởi Nguyễn Minh Hòa

11
Th4

Sóng điện từ, một khái niệm không chỉ phổ biến mà còn được ứng dụng nhiều trong đời sống. Đối với các thanh niên, thiếu nữ đang học trung học phổ thông. Đây còn là một phần học quan trong trong vật lý 12 mà các em cần nắm được.

Tuy nhiên, khi nhìn vào những trang sách trắng đen trên giảng đường. Đọc những bài đọc khô khan trên các trang mạng. Tôi đoán rằng, các bạn sẽ vẫn cần giải đáp hết tất cả những câu hỏi phải không nào?

Nội Dung Chính

Sóng điện từ là khái niệm như thế nào?

Sóng điện từ vốn là một khái niệm rất trìu tượng. Vì bản chất không khả kiến của chúng nên ta không thể quan sát hiện tượng này bằng mắt thường. Nhưng chúng ta biết rằng chúng đã được ứng dụng nhiều vào thực tế như radio, vô tuyến, truyền thông,….

Kiến thức tiên quyết về sóng điện từ.

Để giải thích được sóng điện từ, tôi nghĩ chúng ta nên đi vào 2 khái niệm phải biết. Đó chính là trường và sóng, khi hiểu được hai khái niệm này, bạn sẽ tiếp cận với sóng điện từ hết sức đơn giản.

Trường là gì?

Trong vật lý, trường là một khu vực nơi mà mọi điểm đều có một đại lượng gắn liền với nó. Đại lượng này có thể là một con số, hoặc là một véc tơ. Hãy để tôi giải thích bằng những ví dụ sau nhé.

Từ trường của nam châm:

Đối với từ trường của nam châm. Chúng là một không gian mà trong những điểm đó đều bị tác động bởi các véc tơ. Các véc tơ đó chính là véc tơ từ chạy từ cực N đến cực S của nam châm.

Từ trường của nam châm

Ta gọi chúng là từ trường của nam châm.

Trọng trường của trái đất:

Còn đối với trường này. Như ta đã biết, các vật có khối lượng đều có sự hấp dẫn trong không gian. Trường này là các véc tơ lực hấp dẫn hút về Trái Đất.

Chúng được gọi là trọng trường của trái đất.

Điện trường là gì?

Điều đầu tiên phải nói đến chính là việc điện trường là một trường điện. Nó được tạo nên bởi các đường lực điện bao quanh lấy điện tích.

Trong nhiều lĩnh vực vật lý, điện trường nắm tầm quan trọng bậc nhất. Không những nằm trên lý thuyết, chúng còn được nghiên cứu và áp dụng nhiều trong thực tế.

Từ trường là gì?

Còn đối với từ trường, đó là một trường năng lượng. Từ trường có thể được tạo ra bởi những cách sau:

Sinh ra xung quanh nơi các điện tích chuyển động.
Được tạo nên bởi sự biến thiên của điện trường. Hiểu là khi một điện trường có sự thay đổi, từ trường sẽ xuất hiện.
Cuối cùng thì như các bạn đã biết. Chúng có nguồn gốc từ các mô men lưỡng cực từ ở nam châm.

Sóng là gì?

Thế còn sóng là gì? Sóng là sự thay đổi của một trường theo một quy luật nhất định. Sự thay đổi này sẽ tác động lên một thuộc tính vật lý. Khiến nó dao động liên tục tại mọi điểm hoặc lần lượt truyền đi trên từng điểm. Sóng có thể được thể hiện ở nhiều hiện tượng vật lý quanh ta như: sóng âm, sóng nước, sóng địa chấn….

Có hai loại sóng đó chính là sóng ngang và sóng dọc:

Sóng ngang: chúng có phương dao động vuông góc với phương lan truyền.
Sóng dọc: chúng có phương dao động trùng phương với phương lan truyền.

Đối với điện trường và từ trường bản thân chúng cũng có thể dao động. Khi các trường này dao động đó được lan truyền trong không gian theo một phương. Ta xác định được rằng có sóng điện từ và sóng từ trường xảy ra. Nắm được các lý thuyết trên, ta mới có thể tiến đến khái niệm về sóng điện từ.

Khái niệm về sóng điện từ (bức xạ điện từ).

Sóng điện từ, hay còn được gọi là bức xạ điện. Tên tiếng anh của sóng điện từ là “electro magnetic wave”. Đây là một khái niệm chỉ sự kết dao động điện trường và dao động từ trường. Sự dao động của hai sóng này có phương dao động vuông góc với nhau và được truyền trong không gian như một sóng ngang. Khi được truyền trong không gian, ngoài năng lượng, động lượng, sóng điện từ còn mang theo thông tin.

Sóng điện từ - khái niệm — Sóng điện từ – khái niệm

Khám phá tuyệt vời này thuộc về một nhà toán học người Scotland tên James Cleark Maxwell (1831 – 1879). Với nền tảng là các công trình của Michael Faraday, ông đã nhận ra mối liên hệ như “ruột thịt” giữa điện và từ cũng như các trường của chúng, từ đó tạo nên sự tồn tại của loại sóng này.

Bởi sự dao động nhiệt của các nguyên tử hay phân tử hoặc các hạt cấu tạo của vật chất. Mọi vật thể để phát ra sóng điện từ với năng lượng bức xạ cùng cường bộ phân bốc theo tần số phụ thuộc vào nhiệt độ của vật thể. Nhưng như thế chẳng phải mọi tứ đều đang phát ra sóng điện từ à? Đúng thế đấy‼! Sóng điện từ thực chất không kinh khủng hay nguy hiểm như bạn nghĩ đâu. Để hiểu thêm về nó, hãy cùng đến với những đặc điểm và cách phân loại chúng bạn nhé.

Trường điện từ.

Nhưng trước đó, tôi nghĩ ta nên xem xét về trường điện từ đã. Trường điện từ hay điện từ trường, tên tiếng anh là “electro magnetic field”. Còn được biết đến bởi tên gọi của người phát hiện ra nó – trường Maxwell. Trường này là một dạng vật chất mang tính đặc trưng cho các tương tác giữa các hạt điện tích. Và chính bản thân trường điện từ cũng do các hạt điện tích sinh ra. Nó thống nhất hai sự kết hợp của điện trường và từ trường. Các giá trị, đại lượng đại diện cho đặc trưng của khả năng tương tác của trường này là cường độ điện trường, độ điện dịch, cảm ứng từ và cường độ từ trường.

Đặc điểm, phân loại sóng điện từ.

Ta đã nghiên cứu xong khái niệm về sóng điện từ cũng như trường điện từ. Vậy thì không chần chừ gì nữa mà hãy bắt tay đến đặc điểm và phân loại các loại sóng điện từ bạn nhé.

Các môi trường lan truyền của sóng điện từ.

Như ta đã biết, đối với các loại sóng cơ, chúng có thể được truyền trong các môi trường khác nhau. Thông qua các vật chất trong 3 thể chính là rắn, lỏng và khí. Đại diện của nó có thể được liệt kê ra như sóng địa chấn, sóng nước và sóng âm.

Đối với sóng điện từ, chúng còn có thể lan truyền trong chân không, khiến tổng môi trường lan truyền được là: rắn, lỏng, khí và chân không.

Sóng điện từ mang tính chất tương tự với sóng cơ.

Các tính chất của sóng điện từ cũng bao hàm luôn các tính chất của sóng cơ. Ta phải kể đến các tính chất như sau:

Phản xạ: Là hiện tượng sóng bị vật cản trên đường di chuyển nên sẽ phải phản hồi trở về.
Khúc xạ: Khác với phản xạ, sóng lúc này sẽ không bị phản ngược mà sẽ bị lệch đi khi qua một môi trường vật chất khác.
Giao thoa: Khi môi trường tồn tại nhiều hơn 1 sóng và chúng đè lên nhau trong không gian. Một dạng sóng mới sẽ được tạo ra.
….

Năng lượng mà sóng điện từ mang lại.

Cũng như sóng cơ, sóng điện từ mang lại năng lượng. Năng lượng này có liên quan mật thiết đến λ – bước sóng. Với bước sóng càng nhỏ, năng lượng sẽ càng cao và ngược lại. Bạn cảm thấy bối rối và không hiểu tại sao bước sóng nhỏ lại cho năng lượng lớn phải không nào? Hãy để tôi giải thích nhé.

Bước sóng là quãng đường mà sóng đi được trong một chu kỳ dao động của nó. Do đó, nếu bước sóng nhỏ, thì chu kỳ của dao động nhỏ theo. Đồng nghĩa với số lần dao động (tần số) cao. Số lần dao động cao đồng nghĩa với động năng nhiều, kéo theo năng lượng sẽ nhiều.

Mối liên quan giữa năng lượng và bước sóng

Để có thể thấy được sự tương quan giữa năng lượng và bước sóng. Ta xét một sóng có bước sóng bất kỳ và bắt đầu thu nhỏ bước sóng lại nhỏ dần về 0. Bạn thấy điều gì xảy ra khi ta làm việc này? Vùng màu cam nhạt tăng lên! Đây là vùng vi phân của hàm dao động, phần nào đại diện cho năng lượng của sóng.

Phân loại sóng điện từ mà con người sử dụng.

Đối với sóng điện từ chúng được phân ra thành 4 loại dựa trên bước sóng của chúng: Sóng cực ngắn, sóng ngắn, sóng trung, sóng dài.

Loại sóng	Bước sóng	Đặc điểm	Sử dụng trong
Sóng cực ngắn	1 – 10 m	– Có năng lượng cực cao. – Không bị tầng điện li tác động. – Từ đó có thể vượt tầng điện li mà vào môi trường vũ trụ hoặc ngược lại	Liên lạc vũ trụ
Sóng ngắn	10 – 100 m	– Có năng lượng cao. – Bị tầng điện li và mặt đất phản xạ nhiều.	Liên lạc mặt đất
Sóng trung	100 – 1000 m	– Do ảnh hưởng bởi mặt trời nên ban ngày bị tầng điện li hấp thụ mạnh. – Ban đêm thì được tầng điện li phản xạ nên có thể truyền xa	Chỉ liên lạc vào ban đêm.
Sóng dài	≥ 1000 m	– Có năng lượng thấp. – Bị các vật rắn hấp thụ mạnh, nhưng nước thì không	Liên lạc dưới nước

Ứng dụng của sóng điện từ.

Không chỉ dừng lại ở lý thuyết mà trên thực tế trong xã hội phát triển công nghệ hiện đại như nay. Sóng điện từ là khái niệm được ứng dụng và nghiên cứu nhiều nhất trong tất cả các loại sóng. Tuy nhiên, để có thể sử dụng sóng điện từ, ta phải trải qua các công đôạn sau.

Các công đoạn khi sử dụng sóng điện từ.

Trước hết, để sử dụng sóng điện từ, ta cần biến điệu sóng điện từ, biến chúng trở thành các dao động điện. Điều này sẽ giúp tín hiệu đi kèm sóng điện từ có thể được truyền đi xa hơn. Hai loại biến điệu chính đó chính là FM (frequency modulation) và AM (amplitude modulation). FM là biến điệu về tần số, còn AM là biến điệu về biên độ.

Kế đó, ta phải dùng một sóng cao tần mới có thể truyền sóng đi.

Tiếp theo để có thể đọc thông tin ta phải tách sóng. Điều này có nghĩa là tách tín hiệu khỏi sóng cao tần được truyền cùng ấy.

Cuối cùng đó chính là khuếch đại tín hiệu nhận được. Do sóng có cường độ nhỏ, ta phải tăng chúng lên mới có thể đáp ứng nhu cầu sử dụng.

Các ứng dụng của sóng điện từ trong đời sống.

Sóng điện từ đã được ứng dụng trong rất nhiều các lĩnh vực khác nhau. Từ những nhu cầu thường nhật như nấu nướng, liên lạc đến những nhu cầu xa lạ như đo lường. Ta có thể kể đến một số ứng dụng sau:

Radio: Đây là ứng dụng phổ biến vào liên lạc, truyền thông, truyền tín hiệu,…. Nhưng đừng nhầm tưởng sóng radio là sóng dùng trong liên lạc. Đó là một loại sóng riêng biệt, những ứng dụng trong liên lạc chỉ là một phần của nó. Các ứng dụng khác có thể nói đến đó chính là sấy khô, điều trị y học,….
Vi sóng: Hẳn các bạn đã nghe về lò vi sóng hay lò vi ba. Chúng sử dụng loại sóng vi ba để làm nóng thức ăn bằng cách truyền năng lượng cho chúng. Từ đó nhiệt năng sẽ tăng theo.
Tia hồng ngoại: Loại sóng này được sử dụng nhiều trong y học. CHúng được sử dụng để chuẩn đoán bệnh hoặc loại bỏ các tế bào bị tổn thương. Ngoài ra chúng được sử dụng rất nhiều trong các cảm biến….
….

Qua bài viết trên. Tôi mong rằng mình đã có thể cung cấp hết những kiến thức liên quan đến sóng điện từ. Từ những lý thuyết tiên quyết đến nền tảng. Mong rằng với những sự giải thích đấy bạn đã có thể giải quyết được vấn đề học hành cũng như nhu cầu học tập của bản thân. Kính chào và hẹn gặp các độc giả ở bài đọc sau ♥♥♥♥♥♥♥♥.

Website: https://huphaco.vn/

Giải Pháp, Đồng Hồ Đo Công Suất Điện Năng

MCB là gì? Phân biệt MCCB, RCD, RCCB, RCBO, ELCB, MPCB

Đã đăng trên 09/04/2020 bởi Nguyễn Minh Hòa

09
Th4

Ngày nay, cách bảo vệ bằng cầu chì hầu như đã được thay thế bằng các CB, MCB để kiểm soát tốt hơn và an toàn hơn. Không giống như cầu chì, MCB hoạt động như một công tắc tự động mở trong trường hợp dòng điện quá mức chạy qua mạch và một khi mạch trở lại bình thường, nó có thể được đặt lại mà không cần tác động bằng tay.

MCB được sử dụng chủ yếu như là một thay thế cho công tắc cầu chì trong hầu hết các mạch. Ngày nay, nhiều loại MCB đã được sử dụng với khả năng cắt dòng từ 10KA đến 16 KA, trong tất cả các lĩnh vực ứng dụng trong nước, thương mại và công nghiệp như một phương tiện bảo vệ đáng tin cậy.

Bài viết trước, chúng ta đã cùng nhau tìm hiểu về CB là gì rồi. Nối tiếp đó, ở bài viết này, chúng ta hãy cùng nhau thảo luận về CB tép hay MCB là gì nhé!

MCB là gì

MCB hoặc bộ ngắt mạch thu nhỏ là một thiết bị điện từ với các chi tiết được gói gọn trong một bộ vỏ nhỏ gọn và cách điện. Chức năng chính của MCB là tự động chuyển mạch, tức là để mở mạch (đã được kết nối với nó) khi dòng điện đi qua MCB vượt quá giá trị mà nó được đặt. MCB có thể thao tác thủ công BẬT và TẮT tương tự như công tắc thông thường khi cần thiết.

MCB là các thiết bị ngắt thời gian trễ, mà cường độ quá dòng kiểm soát thời gian hoạt động. Điều này có nghĩa, chúng được vận hành bất cứ khi nào quá tải tồn tại đủ lâu để tạo ra mối nguy hiểm cho mạch được bảo vệ. Do đó, MCBs không đáp ứng với tải tạm thời như chuyển mạch đột biến và dòng khởi động động cơ. Nói chung, chúng được thiết kế để hoạt động dưới 2,5 mili giây trong các sự cố ngắn mạch và 2 giây đến 2 phút trong trường hợp quá tải (tùy thuộc vào mức độ dòng điện).

MCB được sản xuất với nhiều phiên bản cực khác nhau như cấu trúc đơn, đôi, ba và bốn cực với các giới hạn dòng lỗi khác nhau.

Một số MCB có khả năng điều chỉnh công suất dòng điện của nó trong khi một số thiết bị được cố định giá trị cho dòng tải và ngắn mạch.

Ngoài ra, còn có một số loại thiết bị với tên gọi như: MCCB, RCD, RCCB, RCBO, ELCB, MPCB,…Vậy chúng là gì? Viết tắt của từ gì?

MCB là viết tắt của từ gì

MCB là chữ viết tắt của từ “Miniature Circuit Breaker”. Đây cũng chính là tên gọi của MCB trong tiếng Anh.

Trong kỹ thuật, chúng ta hay gọi MCB là CB tép, cầu dao tự động,…

MCCB nghĩa là gì

MCCB là viết tắt của cụm từ Molded Case Circuit Breaker. Là một dạng aptomat CB kiểu khối. Chúng có công suất lớn, thường dùng trong ngành công nghiệp, trên các mạch động lực.

Dòng điện định mức của MCCB nằm trong phạm vi 10-2500A.
Cơ cấu ngắt nhiệt cho quá tải và cơ cấu ngắt từ tính cho ngắn mạch.
Công suất giới hạn nằm trong khoảng 10k – 200kA.
Đặc tính cơ cấu ngắt có thể được điều chỉnh.

MCB và MCCB khác nhau điểm gì?

Sự khác biệt chính giữa MCB và MCCB là: MCB là một thiết bị có dòng định mức thấp dưới 100A, MCCB là thiết bị có dòng định mức cao lên đến 1000A.

Ngoài ra, còn một số khác biệt như:

Một sự khác biệt quan trọng khác giữa MCCB và MCB là dòng điện ngắt có thể được điều chỉnh trong MCCB nhưng không thể được điều chỉnh trong MCB.
MCB thường được sử dụng trong gia đình, mục đích thương mại và công nghiệp nhỏ để bảo vệ dòng điện thấp. Trong khi MCCB được sử dụng cho mục đích thương mại và công nghiệp lớn để bảo vệ dòng điện cao.
MCCB có thể ngắt trong điều kiện điện áp nhưng MCB không thể ngắt trong điều kiện điện áp.
MCB là viết tắt của Miniature Circuit Breaker trong khi MCCB là viết tắt của Molded Case Circuit Breaker.
Khả năng ngắt của MCB khoảng tối đa 10000A trong khi công suất ngắt của MCCB từ 10 KA đến 100 KA
Giá thành của MCB thấp nhưng giá của MCCB rất cao.
Các MCCB hiện đại có hệ thống báo động nhưng MCB không có hệ thống báo động.
Kích thước của MCB nhỏ nhưng kích thước của MCCB lớn.

ELCB là gì

ELCB là viết tắt của từ “Earth Leakage Circuit Breaker” và nó được sử dụng để bảo vệ một người khỏi bị điện giật và chấn thương. Nhu cầu của các thiết bị này phát sinh do số lượng thương tật cũng như tử vong ngày càng tăng vì điện giật.

Thiết bị này được phát minh cách đây gần 50 năm, nhưng ngày nay ELCB không còn phù hợp vì một số nhược điểm của nó. Và chúng được thay thế bởi một thiết bị khác là RCB (Residual circuit breaker) hoặc RCD (Residual Current Devices) có chức năng tương tự với nhiều ưu điểm hơn, nhưng lý thuyết vận hành hoàn toàn khác với ELCB.

RCD là gì

RCD là viết tắt của từ “Residual Current Device”. Tính năng chính của RCD để bảo vệ chống dòng rò. Chúng luôn gắn kèm (gắn thêm) với MCCB hay MCB.

RCCB là gì

RCCB là viết tắt của Residual Current Circuit Breaker. Chúng là một thiết bị chống dòng rò, ngăn ngừa bảo vệ tải khỏi những nguy cơ cháy nổ do rò điện. Chúng có kích thước của MCB 2P, 4P.

RCBO là gì

RCBO được viết tắt từ “Residual Circuit Breaker with Overload”. Tạm dịch là Bộ ngắt mạch dư có quá tải.

Như chúng ta biết rằng RCD không cung cấp sự bảo vệ chống lại quá tải, do đó MCB và RCD được kết hợp trong một thiết bị duy nhất được gọi là RCBO. Các nguyên tắc hoạt động giống như thiết bị trên nhưng nó cung cấp hoạt động đáng tin cậy hơn, với bảo vệ quá tải chỉ trong một thiết bị.

MPCB là gì

MPCB có tên đầy đủ là Motor Protection Circuit Breakers. Chúng là thiết bị chuyển mạch chuyên dụng cho động cơ. Các đặc tính của MPCB được thiết kế đặc biệt để bảo vệ động cơ, cho phép dòng vào nhưng ngăn chặn mọi tình trạng quá dòng.

Nguyên lý hoạt động của MCB là gì?

Trong điều kiện làm việc bình thường, MCB hoạt động như một công tắc (thủ công) để làm cho mạch BẬT hoặc TẮT.

Trong điều kiện quá tải, dòng điện qua lưỡng kim sinh ra nhiệt độ. Nhiệt lượng sinh ra đủ để gây ra độ lệch do sự giãn nở nhiệt của kim loại. Độ lệch này tiếp tục thả chốt ngắt và do đó các tiếp điểm bị tách ra. Trong một số MCB, từ trường do cuộn dây tạo ra gây ra lực kéo trên lưỡng kim sao cho nó bị lệch. Kích hoạt cơ chế ngắt.

Trong điều kiện ngắn mạch hoặc quá tải nặng, từ trường do cuộn dây tạo ra đủ để vượt qua lực lò xo giữ lõi sắt động. Do đó lõi sắt động di chuyển và vận hành cơ chế ngắt.

Sự kết hợp của cả cơ chế ngắt từ tính và nhiệt lượng được thực hiện trong hầu hết các MCB.

MCB được phân chia thành những loại gì?

MCB được phân thành ba loại chính dựa trên dòng ngắt tức thời của chúng. Gồm có các loại sau:

MCB loại B

Loại MCB này sẽ tác động ngay lập tức với tốc độ gấp 3 đến 5 lần so với dòng điện định mức của nó. Chúng thường được sử dụng cho tải điện trở hoặc điện cảm nhỏ trong đó chuyển mạch đột biến rất nhỏ. Do đó, những thiết bị này phù hợp cho các hệ thống điện chiếu sáng gia đình, chung cư, văn phòng công ty nhỏ…

MCB loại C

MCB loại C với tác động có tốc độ gấp 5 đến 10 lần so với dòng điện định mức của nó. Chúng thường được sử dụng cho các tải cảm ứng nhỏ trong đó các mức chuyển mạch đột biến cao như động cơ nhỏ và các bóng huỳnh quang. Do đó, MCB loại C phù hợp cho việc lắp đặt công nghiệp và các khu vực có dòng cảm điện cao.

MCB loại D

Loại MCB này có tốc độ tác động từ 10 đến 25 lần so với dòng định mức. Chúng thường được sử dụng cho tải có tính cảm ứng rất cao trong đó dòng điện xâm nhập cao thường xuyên. Chúng phù hợp hơn cho các ứng dụng công nghiệp. Ví dụ như: Các motor công suất lớn, máy hàn, máy biến áp, các trạm tích điện UPS…

Và một số phân loại khác cũng được biết đến như:

MCB loại MA

Với MCB loại này có dòng tác động tối thiểu khoảng 12 lần dòng định mức. Chúng thường sử dụng để bảo vệ các động cơ có dòng khởi động cao.

MCB loại K

MCB loại K có dòng tác động tối thiểu từ 8 đến 12 lần dòng định mức. Thiết bị MCB loại K thường sử dụng để bảo vệ các tải cảm ứng và các tải động cơ có dòng điện khởi động cao.

MCB loại Z

Dòng tác động tối thiểu của MCB loại Z là từ 2 đến 3 lần dòng định mức.

Chúng rất nhạy với ngắn mạch, nên thường được sử dụng để bảo vệ các thiết bị nhạy cảm cao như các thiết bị bán dẫn.

Ngoài ra, thực tế thì MCB cũng có thể được phân loại dựa trên số lượng cực như MCB đơn cực, cực đôi, ba cực và bốn cực.

Cách đọc thông số Aptomat MCB là gì

Trên thân các thiết bị như CB, MCB, MCCB,… có rất nhiều thông số được in lên. Chúng mang nhiều ý nghĩa khác nhau và rất quan trọng trong việc lựa chọn thiết bị phù hợp với hệ thống điện của bạn. Mình xin gợi ý về ý nghĩa của một vài thông số cơ bản trên một MCB, thông số CB tép như sau:

Model number: Đây là mã riêng biệt cho mỗi thiết bị điện cho mục đích quản lý của nhà sản xuất.

MCB Current and Curve Rating

Ví dụ: Một MCB có thông số này là C20. Chữ cái đầu tiên là hiển thị loại đường cong đặc tính tải. Có ba đường cong đặc tính tải chính như đã biết ở mục trên là B, C và D. Với thiết bị này thuộc loại C cho thấy dòng ngắn mạch nằm trong khoảng 5-10 lần dòng định mức. Đây là một thông số quan trọng khi chọn mua MCB.

Chữ số 20 là hiển thị dòng điện định mức của MCB, đơn vị là Ampere. Trong ví dụ này nó là 20A. Dòng định mức của MCB rất quan trọng và nó cần được tính toán chính xác.

MCB Operating Voltage

Thể hiện điện áp hoạt động của MCB với dòng điện định mức. Dùng trong điện 1 pha nó là 230V hoặc 240V. Và trong điện 3 pha, nó là 400V hoặc 415V.

MCB Breaking Capacity: công suất giới hạn của dòng điện sự cố mà có thể an toàn. Nó được viết bằng số. Ví dụ là 10000. Có nghĩa nó là 10000A hay 10kA. Thông số này phải được chọn cao hơn mức có thể xảy ra khi có sự cố. Đối với ứng dụng mà không thể tính ra giá trị mức lỗi thì nên chọn thông số là 10KA.

Energy Class: Cấp năng lượng giới hạn. Trên cơ sở mức của năng lượng này mà nó được xếp vào class 1, class 2, class 3. Ở cấp class 3 là tốt nhất, nó cho phép giá trị cao nhất là 1.5L j/s

MCB Status Indicator

Nó chỉ thị trạng thái ON-OFF khi vận hành. Một thiết bị MCB đạt tiêu chuẩn phải có thông số này. Để đảm bảo an toàn khi vận hành sửa chữa.

Operation Symbol: Sơ đồ mạch điện. Hiển thị cơ chế hoạt động của MCB.

Additional Relevant Information: Cho biết thông tin về điện áp xung, ISI…

Catalog No: Thông tin này giúp chúng ta tìm hiểu sản phẩm trên internet.

Lưu ý: Các thông tin có thể có chút khác biệt tuỳ vào từng nhà sản xuất MCB.

Lưu ý khi chọn MCB cho từng loại tải

Việc chọn CB tép hay MCB cho từng loại tải thực ra là một việc không khó. Chúng ta cần tuân thủ các yếu tố như mình trình bày bên dưới để đạt hiệu quả cao trong việc chọn lựa:

Xác định dòng định mức của MCB và hệ thống cần bảo vệ

Giá trị này phải thấp hơn khả năng mang dòng của hệ thống điện và cao hơn hoặc bằng dòng tải tối đa trong hệ thống. Thông thường chọn dòng định mức của MCB ở 125% dòng tải là phù hợp.

Công suất giới hạn dòng sự cố

Nói đến khả năng MCB có thể ngắt mạch trong điều kiện ngắn mạch. Nó được thể hiện bằng Kilo Amps (KA). Giá trị này không được thấp hơn dòng ngắn mạch tiềm năng. Dòng ngắn mạch tiềm năng là dòng điện cực đại tồn tại trong mạch trong điều kiện ngắn mạch. Trong dân dụng, thông số này cỡ 6kA MCB là đủ. Trong công nghiệp thường chọn thông số này từ 10kA trở lên

Đường cong đặc tính tải của MCB

Dựa vào từng loại MCB mà mình đã cung cấp thông tin ở trên để chọn cho từng ứng dụng phù hợp.

Các ứng dụng của MCB (Miniature Circuit Breaker)

Vì các chức năng và ứng dụng chính đã được mô tả trong nội dung các mục trên, nên các ứng dụng cơ bản của MCB là được sử dụng để bảo vệ mạch điện (dây, tải kết nối và thiết bị, …) trong các trường hợp:

Ngắn mạch
Quá dòng
Quá tải…

MCB thường dùng trong cách mạch điện gia đình, trong các tủ điện điều khiển bảo vệ hệ thống nhỏ,…

Bài viết cung cấp cho các bạn cái nhìn tổng quan về một thiết bị trong dòng aptomat CB đó là CB tép hay còn gọi là MCB.

Qua bài viết các bạn nắm được:

MCB là gì
MCCB là gì
Khác biệt giữa MCB và MCCB

Các bạn giúp mình chia sẻ bài viết này nhé! Cảm ơn!

Giải Pháp, Đồng Hồ Đo Công Suất Điện Năng

CB là gì? Aptomat là gì? Cách hoạt động của cầu dao tự động

Đã đăng trên 08/04/2020 bởi Nguyễn Minh Hòa

08
Th4

CB là gì? CB là ký tự được viết tắt từ “Circuit Breaker”. Đây cũng là tên tiếng Anh của CB hay aptomat nói chung. Ngoài ra, chữ aptomat là tên gọi có nguồn gốc từ tiếng Nga.

Nội Dung Chính

CB là gì? Aptomat là gì?

Là thiết bị điện ra đời nhằm thay thế cho cầu dao tổng ngày xưa. CB hay còn gọi là aptomat sẽ ngắt nguồn điện vào hệ thống hay phụ tải một cách tự động khi có sự cố ngắn mạch.

Ngày nay, CB là thiết bị điện quan trọng, không thể thiếu trong cung cấp, hệ thống điện dân dụng cũng như công nghiệp.

CB là viết tắt của từ gì? Aptomat tiếng Anh là gì?

CB là ký tự được viết tắt từ “Circuit Breaker”. Đây cũng là tên tiếng Anh của CB hay aptomat nói chung. Ngoài ra, chữ aptomat là tên gọi có nguồn gốc từ tiếng Nga.

CB ngoài được gọi là aptomat ra, thì còn được gọi với một số tên như: CB điện, cầu dao tổng, cầu dao tự động…Chúng đều có cùng chức năng như: ngắt mạch điện khi điện quá tải, ngắn mạch, thấp áp…

Cấu tạo aptomat như thế nào?

Xét về cơ bản thì một CB có cấu tại bao gồm 4 bộ phận liên quan với nhau. Chúng có những đặc điểm cụ thể như sau:

Tiếp điểm bên trong CB aptomat

Aptomat CB thường có hai cấp tiếp điểm:

Tiếp điểm chính
Tiếp điểm hồ quang

Hoặc ba cấp tiếp điểm:

Tiếp điểm chính
Tiếp điểm phụ
Và tiếp điểm hồ quang

Nguyên lý:

– Khi đóng mạch: Tiếp điểm hồ quang đóng => Tiếp điểm phụ => Tiếp điểm chính.

– Khi cắt mạch: Tiếp điểm chính mở => Tiếp điểm phụ => Tiếp điểm hồ quang.

Buồng dập hồ quang

Về cấu tạo, thì một buồng dập hồ quang cơ bản bao gồm nhiều tấm thép xếp thành ngăn. Mục đích là chia nhỏ hồ quang để việc dập được tốt hơn.

Có 2 loại cấu tạo thông dụng là: Buồng dập kiểu hở và buồng dập kiểu nửa kín. Mỗi loại có đặc điểm khác nhau:

Buồng dập kiểu hở: Dùng để cắt dòng lớn, tầm 50kA trở lên. Hoặc điện áp trên 1000V.
Buồng dập kiểu nửa kín: Nó là dạng buồng kín nhưng có các lỗ thoát khí nên được gọi là nửa kín. Chỉ dùng để cắt dòng dưới 50kA.

Để CB dập được hồ quang trong tất cả các chế độ làm việc của lưới điện, người ta thường dùng hai kiểu thiết bị dập hồ quang là: Kiểu nửa kín và kiểu hở.

Cơ cấu truyền động cắt aptomat CB

Aptomat có cấu tạo cơ cấu truyền động cắt:

Cắt bằng tay: Dùng để cắt dòng < 600A
Hoặc bằng cơ điện: Cơ cấu điện từ cắt dòng lớn, lên đến 1kA

Phần tử bảo vệ trong CB là gì

Các phần tử bảo vệ thường gọi là móc bảo vệ, sẽ tác động khi mạch điện xảy ra các sự cố như: Ngắn mạch, sụt áp, quá tải,…

Một số tính năng, đặc điểm của phần tử bảo vệ như:

Móc bảo vệ quá dòng: Bảo vệ thiết bị điện không bị quá tải và ngắn mạch.
Móc kiểu điện từ: Có cấu tạo gồm cuộn dây mắc nối tiếp với mạch chính. Cuộn dây này được quấn ít vòng nhưng có tiết diện lớn cho mục đích chịu dòng tải. Khi dòng điện quá tải thì phần ứng bị hút và móc sẽ dập vào khớp rơi tự do, làm tiếp điểm của CB mở ra.
Móc kiểu rơle nhiệt: Có cấu tạo tương tự như rơle nhiệt có phần tử phát nóng đấu nối tiếp với mạch điện chính. Khi quá tải xảy ra, tấm kim loại kép dãn nở làm nhả khớp rơi tự do để mở tiếp điểm của CB.
Móc bảo vệ sụt áp, áp thấp: Giống như kiểu điện từ. Cuộn dây có cấu tạo ít vòng quấn và tiết diện dây nhỏ, mục đích để chịu điện áp nguồn. Cuộn dây này được mắc song song với mạch điện chính.

Để an toàn tối đa, người ta thường tích hợp cả kiểu móc điện từ và móc kiểu rơle nhiệt trong một CB.

Nguyên lý làm việc của aptomat CB

Chúng ta sẽ lần lượt tìm hiểu về cách vận hành, hoạt động của 2 dòng aptomat là: 1 pha và 3 pha.

Nguyên lý hoạt động của Aptomat 1 pha

Bằng cơ chế so sánh dòng điện cảm ứng sinh ra để phát hiện sự cố trên đường dây.

Nếu điện áp qua 2 dây bị rò, sinh ra dòng điện trên 2 dây khác nhau, hai từ trường biến thiên sinh ra trong lõi sắt khác nhau làm xuất hiện dòng điện cảm ứng trên cuộn thứ cấp của biến dòng, dòng điện này được đưa vào IC để so sánh với chỉ số chống dòng rò ấn định trên aptomat có lớn hơn chỉ số an toàn không.

Nếu lớn hơn 15 mA hay 30 mA (tùy loại) thì IC sẽ cấp điện cho triac kích cuộn hút của Aptomat. Mục đích là để ngắt nguồn điện khỏi tải hay ngắt lưới điện khỏi hệ thống điện nhà chúng ta. Đồng thời ngắt điện nuôi mạch điều khiển của Aptomat. Khi Aptomat bị tác động thì điện áp cấp cho mạch điều khiển phải ngắt ngay nếu không sẽ cháy cuộn dây và mạch điều khiển.

Nguyên lý hoạt động của Aptomat 3 pha

Tương tự như trên: Aptomat tiến hành so sánh chỉ số dòng điện chạy trên 3 dây Pha, nếu phát hiện dòng điện chênh lệch là 15mA hay 30mA thì Aptomat sẽ ngắt nguồn điện AC ra khỏi tải hay ngắt lưới điện ra khỏi hệ thống điện nhà ngay lập tức.

Tìm hiểu các thông số trên aptomat CB

Các thông số chính của thiết bị đóng cắt hạ thế gồm có những thông số bên dưới, và chúng được giải thích:

Tần số
Rated service voltage Ue: Điện áp làm việc định mức
Rated impulse withstand voltage Uimp: Điện áp chịu xung định mức
Rated insulation voltage Ui: Điện áp cách điện định mức
Rated uninterrupted current Iu: Dòng cắt định mức
Rated ultimate short-circuit breaking capacity Icu: khả năng cắt được dòng ngắn mạch Icu
Rated service short-circuit breaking capacity Ics=%Icu, (khoảng từ 75% đến 100%Icu), cắt được dòng ngắn mạch định mức
Rated short-time withstand current Icw: Khả năng chịu đựng dòng ngắn mạch của tiếp điểm trong thời gian 1s hoặc 3s tùy vào nhà sản xuất.

Có những loại CB gì trên thị trường? Công dụng của aptomat?

Cùng với sự phát triển của công nghệ, và yêu cầu về an toàn điện, CB được phát triển với nhiều đặc điểm và tính năng khác nhau, vượt trội hơn, phù hợp với nhiều tình huống sử dụng hơn.

Phân loại CB aptomat trên thị trường:

ACB: (Air Circuit Breaker) được gọi là máy cắt không khí
VCB: (Vacuum Circuit Breaker) là máy cắt chân không
MCCB: (Moulded Case Circuit Breaker) là aptomat khối, thường có dòng cắt ngắn mạch lớn (có thể lên tới 80kA)
MCB: (Miniature Circuit Breaker) là aptomat loại tép, thường có dòng cắt định mức và dòng cắt quá tải thấp (100A/10kA)
RCCB: (Residual Current Circuit Breaker) chống dòng rò loại có kích thước cỡ MCB 2P, 4P
RCBO: (Residual Current Circuit Breaker with Over current Protection) chống dòng rò loại có kích thước cỡ MCB 2P có thêm bảo vệ quá dòng
ELCB: (Earth Leakage Circuit Breaker) Thiết bị chống dòng rò, thực chất là loại MCCB hay MCB bình thường có thêm bộ cảm biến dòng rò. Loại này vừa bảo vệ ngắn mạch, vừa bảo vệ quá tải, vừa bảo vệ dòng rò.
RCD: (Residual Current Device) là một thiết bị luôn gắn kèm với MCCB hay MCB để bảo vệ chống dòng rò.

Nếu xét trên phương diện bảo vệ thì chúng ta thấy RCCB và ELCB có tính năng hoàn toàn giống nhau (bảo vệ chống dòng rò – dòng dư thừa, chống giật), chỉ khác nhau về tên gọi. Mặt khác ELCB có loại cấu tạo như MCCB, còn RCBO chỉ có cấu tạo dạng tép như MCB.

RCBO = ELCB = RCCB + MCB (MCCB)

Cách phân biệt Aptomat và Contactor

Contactor là gì?

Contactor là một công tắc điều khiển chuyển đổi mạch điện. Contactor được điều khiển bởi một mạch điện có dòng thấp hơn rất nhiều mạch điện mà nó đóng cắt.

Điểm giống và khác nhau giữa Aptomat và Contactor

Điểm giống

Về cơ bản, hai thiết bị này đều dùng để đóng ngắt, chuyển mạch điện dòng điện.

Điểm khác nhau

Contactor:là thiết bị đóng cắt làm nhiệm vụ đóng mở nguồn điện cho các động cơ, có thể chịu được dòng lớn ở mạng hạ áp. Công tắc tơ được cấu tạo bởi cuộn hút, các tiếp điểm chính phụ và có thể sử dụng điều khiển từ xa. Việc đóng cắt contactor có thể thực hiện được bằng nam châm điện, khí nén hoặc thủy lực. Loại contactor thông dụng nhất bằng nam châm điện. Tần số đóng cắt của contactor rất lớn có thể đạt tới 1800 lần trong 1 giờ.
Aptomat: còn được gọi là CB hay cầu dao tự động. Aptomat làm nhiệm vụ cấp nguồn và bảo vệ quá tải và ngắn mạch, sụt áp. Aptomat dùng đóng cắt ở mạch điện 1 pha hay 3 pha đều được. Bên cạnh đó aptomat được chia ra thành rất nhiều chức năng và thiết kế khác nhau như: MCB, MCCB,…nên tùy mục đích sử dụng mà người tiêu dùng có thể lựa chọn được loại aptomat phù hợp nhất.

Cách chọn cầu dao tự động CB (circuit breaker)

Aptomat hoạt động như 1 thiết bị bảo vệ chống quá dòng, quá tải và ngắn mạch. Vì thế, khi chọn lựa cầu dao tự động, chúng ta cần lưu ý các vấn đề sau:

– Chọn đúng điện áp

– Chọn dòng định mức bằng 120-150% dòng điện sử dụng. Ví dụ: Phụ tải có dòng 20A thì chúng ta chọn CB aptomat có dòng định mức khoảng 25A.

– CB phải ngắt được trị số dòng điện ngắn mạch lớn, có thể vài chục KA. Sau khi ngắt dòng điện ngắn mạch, CB đảm bảo vẫn làm việc tốt ở trị số dòng điện định mức.

– Để nâng cao tính ổn định nhiệt và điện động của các thiết bị điện, hạn chế sự phá hoại do dòng điện ngắn mạch gây ra, CB phải có thời gian cắt bé. Muốn vậy thường phải kết hợp lực thao tác cơ học với thiết bị dập hồ quang bên trong CB.

Ứng dụng của CB trong đời sống là gì

Các thiết bị đóng cắt hạ thế ACB, VCB, MCB, RCCB, RCBO, ELCB, RCD tuỳ vào đặc điểm của mình mà có những ứng dụng khác nhau. Thường dùng cho các mục đích:

VCB thường dùng với điện áp từ 6.6kV trở lên
ACB thường dùng với điện áp hạ áp, dùng cho các tải có dòng lớn, thường thì lớn hơn 400A có thể chọn ACB, <400A thì chọn MCCB
MCCB thường dùng với mạng hạ áp, hiện nay một số dòng MCCB có thể cắt dòng đến 2400A. MCCB có hai loại: Giá trị cố định và giá trị biến đổi, với mỗi loại này cũng có hai loại là: TM (thermal & magnetic contact) dùng cho tải không có động cơ và MO (magnetic contact only) dùng cho tải động cơ.

MCB thường dùng cho phụ tải nhỏ, xuất hiện nhiều trong hệ thống điện gia đình. Chúng có thể cắt dòng đến 100A hoặc hơn
ACB, MCCB, MCB là những thiết bị đóng cắt (switchgear) ở mạng hạ thế có đầy đủ chức năng nhất của một thiết bị đóng cắt
RCCB, RCBO, ELCB là loại dùng đóng cắt và bảo vệ chống dòng rò để bảo vệ chống giật cho người, chống cháy nổ cho thiết bị.

Bài viết gói gọn một số thông tin về thiết bị CB là gì? Cũng như giới thiệu đến các bạn những thiết bị trong dòng CB, cầu dao tự động và chức năng của từng loại.

Hy vọng những thông tin sẽ giúp ít cho các bạn trong việc tìm hiểu các thiết bị công nghiệp.

Hãy giúp mình chia sẻ bài viết nhé! Cảm ơn các bạn!

Giải Pháp, Cảm Biến Nhiệt Độ

Chất bán dẫn là gì? Chất bán dẫn tinh khiết là gì?

Đã đăng trên 07/04/202008/04/2020 bởi Nguyễn Minh Hòa

07
Th4

Chất bán dẫn đã có một tác động lớn đến xã hội của chúng ta. Bạn sẽ tìm thấy chất bán dẫn ở rất nhiều thiết bị điện tử xung quanh chúng ta như: điện thoại, tivi, máy tính,… Bất cứ điều gì được kỹ thuật số hóa hoặc sử dụng sóng radio đều phụ thuộc vào chất bán dẫn.

Ngày nay, hầu hết các chip bán dẫn và bóng bán dẫn được tạo ra bằng silicon. Bạn có thể đã nghe thấy những thông tin như “Thung lũng Silicon” và “nền kinh tế silicon” và đó là lý do – silicon là trái tim của bất kỳ thiết bị điện tử nào.

Nội Dung Chính

Chất bán dẫn là gì

Chất bán dẫn là vật liệu có độ dẫn giữa chất dẫn (nói chung là kim loại) và chất không dẫn hoặc chất cách điện (như hầu hết các loại gốm). Chất bán dẫn có thể là các nguyên tố tinh khiết, chẳng hạn như silicon hoặc gecmani hoặc các hợp chất như gallium arsenide hoặc cadmium selenide. Trong một quá trình gọi là doping, một lượng nhỏ tạp chất được thêm vào chất bán dẫn tinh khiết gây ra những thay đổi lớn trong độ dẫn của vật liệu.

Do vai trò của chúng trong việc chế tạo các thiết bị điện tử, chất bán dẫn là một phần quan trọng trong cuộc sống của chúng ta. Hãy tưởng tượng cuộc sống mà không có thiết bị điện tử. Sẽ không có radio, không có TV, không có máy tính, không có trò chơi video và những thiết bị chẩn đoán y tế hiện đại. Mặc dù nhiều thiết bị điện tử có thể không phụ thuộc vào chất bán dẫn, nhưng sự phát triển trong công nghệ bán dẫn trong 50 năm qua đã làm cho các thiết bị điện tử nhỏ hơn, nhanh hơn và đáng tin cậy hơn.

Chất bán dẫn tiếng Anh là gì?

Trong tiếng Anh, chất bán dẫn được gọi là Semiconductor. Từ này chúng ta cũng thường hay bắt gặp trong các bản tin công nghệ tiếng Anh. Và ở Việt Nam có một số công ty chuyên về chất bán dẫn, ví dụ như ON Semiconductor…

Chất bán dẫn tinh khiết là gì? Chất bán dẫn thuần là gì

Chất bán dẫn tinh khiết hay chất bán dẫn thuần là chất bán dẫn chưa bị pha tạp, các chất bán dẫn tinh khiết tiêu biểu như Silicon hay Germanium. Ở nhiệt độ thấp, điện trở suất của chất bán dẫn tinh khiết rất lớn. Khi nhiệt độ tăng, điện trở suất giảm nhanh. Hệ số nhiệt điện trở có giá trị âm.

Ở chất bán dẫn thuần, có số electron và số lỗ trống bằng nhau. Và độ dẫn điện của chất bán dẫn tinh khiết tăng khi nhiệt độ tăng.

Chất bán dẫn loại P

Chất bán dẫn loại P xảy ra khi tạp chất như boron chỉ có ba electron trong vỏ hóa trị. Khi một lượng nhỏ được tích hợp vào tinh thể, nguyên tử có thể liên kết với bốn nguyên tử silicon, nhưng vì nó chỉ có ba electron để cung cấp, nên một lỗ trống được tạo ra. Lỗ này hoạt động giống như một điện tích dương, vì vậy các chất bán dẫn pha tạp theo cách này được gọi là chất bán dẫn loại P.

Giống như một điện tích dương, lỗ trống thu hút các điện tử. Nhưng khi một electron di chuyển vào một lỗ, electron sẽ để lại một lỗ mới ở vị trí trước đó. Do đó, trong chất bán dẫn loại P, các lỗ liên tục di chuyển xung quanh bên trong tinh thể khi các electron liên tục cố gắng lấp đầy chúng.

Khi điện áp được đặt vào một loại bán dẫn loại N hoặc loại P, dòng điện sẽ chảy như là nó chảy trong một dây dẫn thông thường: Phía âm của điện áp đẩy các electron và phía dương kéo chúng. Kết quả là sự chuyển động của electron và lỗ ngẫu nhiên mà luôn hiện diện trong chất bán dẫn trở nên có tổ chức theo một hướng, tạo ra dòng điện có thể đo được.

Chất bán dẫn loại N

Chất bán dẫn loại N: Được tạo ra khi tạp chất là một nguyên tố có năm electron trong lớp hóa trị của nó. Phốt pho thường được sử dụng cho mục đích này.

Các nguyên tử phốt pho tham gia ngay vào cấu trúc tinh thể của silic, mỗi nguyên tử liên kết với bốn nguyên tử silicon liền kề giống như một nguyên tử silicon muốn. Do nguyên tử phốt pho có năm electron trong vỏ hóa trị của nó, nhưng chỉ có bốn trong số chúng được liên kết với các nguyên tử lân cận, nên electron hóa trị thứ năm bị bỏ lại không có gì để liên kết.

Các electron hóa trị đặc biệt trong các nguyên tử phốt pho bắt đầu hoạt động giống như các electron hóa trị đơn trong một dây dẫn thông thường như đồng. Chúng được tự do di chuyển mọi nơi. Bởi vì loại chất bán dẫn này có thêm các electron, nên nó được gọi là chất bán dẫn loại N.

Tính chất của chất bán dẫn

Một số tính chất đặc trưng của chất bán dẫn mà chúng ta có thể tìm hiểu thảo luận bên dưới đây.

Độ dẫn điện biến đổi

Chất bán dẫn ở trạng thái tự nhiên của chúng là chất dẫn kém vì dòng điện yêu cầu dòng chảy của các điện tử electron và chất bán dẫn có dải hóa trị được lấp đầy, ngăn chặn toàn bộ dòng chảy của các electron mới. Có một số kỹ thuật được phát triển cho phép các vật liệu bán dẫn hoạt động giống như vật liệu dẫn điện, chẳng hạn như doping hoặc gating. Những kỹ thuật này cho ra hai kết quả: loại N và loại P. Chúng đề cập đến sự thừa hoặc thiếu điện tử tương ứng. Một số lượng hạt điện tử không cân bằng sẽ khiến dòng điện chạy qua vật liệu.

Dị thể trong chất bán dẫn là gì

Các dị thể xảy ra khi hai vật liệu bán dẫn pha tạp khác nhau được nối với nhau. Ví dụ, một cấu hình có thể bao gồm Germanium pha tạp P và pha tạp N. Điều này dẫn đến sự trao đổi điện tử và lỗ trống giữa các vật liệu bán dẫn pha tạp khác nhau. Germanium pha tạp N sẽ có thừa electron và Germanium pha tạp P sẽ có quá nhiều lỗ trống. Sự chuyển đổi xảy ra cho đến khi đạt được trạng thái cân bằng bởi một quá trình gọi là tái tổ hợp, khiến các electron di chuyển từ loại N tiếp xúc với các lỗ di chuyển từ loại P. Sản phẩm của quá trình này là các ion tích điện, là kết quả trong điện trường.

Electron kích thích

Sự khác biệt về điện thế trên vật liệu bán dẫn sẽ khiến nó rời khỏi trạng thái cân bằng nhiệt và tạo ra tình trạng không cân bằng. Điều này mang các electron và lỗ trống cho hệ thống, tương tác thông qua một quá trình gọi là khuếch tán xung quanh. Bất cứ khi nào cân bằng nhiệt bị xáo trộn trong vật liệu bán dẫn, số lượng lỗ trống và điện tử sẽ thay đổi. Sự gián đoạn như vậy có thể xảy ra do sự chênh lệch nhiệt độ hoặc photon, có thể xâm nhập vào hệ thống và tạo ra các electron và lỗ trống. Quá trình tạo và hủy các electron và lỗ trống được gọi là quá trình tạo và tái hợp.

Phát xạ ánh sáng

Trong một số chất bán dẫn nhất định, các electron bị kích thích có thể hành động bằng cách phát ra ánh sáng thay vì tạo ra nhiệt. Những chất bán dẫn này được sử dụng trong việc chế tạo các điốt phát sáng và các chấm lượng tử huỳnh quang.

Độ dẫn nhiệt cao

Chất bán dẫn có tính dẫn nhiệt cao có thể được sử dụng để tản nhiệt và cải thiện quản lý nhiệt của thiết bị điện tử.

Chuyển đổi năng lượng nhiệt

Chất bán dẫn có các yếu tố năng lượng nhiệt điện lớn làm cho chúng hữu ích trong các máy phát nhiệt điện, cũng như các số liệu nhiệt điện cao làm cho chúng hữu ích trong các bộ làm mát nhiệt điện.

Có mấy loại chất bán dẫn

Như đã biết, tinh thể silic là vật liệu bán dẫn phổ biến nhất được sử dụng trong vi điện tử và quang điện.

Nhưng vẫn tồn tại một số lượng lớn các loại chất bán dẫn , các nguyên tố và hợp chất có tính chất bán dẫn, chúng bao gồm:

Chất bán dẫn nguyên tố nhóm IV, (C, Si, Ge, Sn)
Chất bán dẫn hợp chất nhóm IV
Chất bán dẫn nguyên tố nhóm VI, (S, Se, Te)
Chất bán dẫn nhóm III – V: Kết tinh với mức độ cân bằng hóa học cao, hầu hết có thể thu được ở cả loại n và loại p. Nhiều người có khả năng vận chuyển cao và khoảng cách năng lượng trực tiếp, làm cho chúng hữu ích cho quang điện tử.

Chất bán dẫn II – VI: thường là loại p, ngoại trừ ZnTe và ZnO là loại n
Chất bán dẫn nhóm I – VII
Chất bán dẫn IV – VI
Chất bán dẫn nhóm V – VI
Chất bán dẫn II – V
Chất bán dẫn nhóm I-III-VI
Ôxít
Màng mỏng bán dẫn
Chất bán dẫn từ
Chất bán dẫn hữu cơ làm bằng các hợp chất hữu cơ
Tổ hợp chuyển phí
Một số khác

Vật liệu bán dẫn là gì

Vật liệu bán dẫn có giá trị độ dẫn điện nằm giữa một vật dẫn điện (chẳng hạn như đồng) và chất cách điện (ví dụ như thủy tinh). Sức đề kháng của nó giảm khi nhiệt độ của nó tăng lên; kim loại thì ngược lại. Tính chất dẫn điện của nó có thể được thay đổi bằng cách đưa tạp chất (“pha tạp”) vào cấu trúc tinh thể. Do tính chất điện của vật liệu bán dẫn có thể được sửa đổi bằng cách pha tạp; hoặc bằng cách sử dụng điện trường hoặc ánh sáng. Các thiết bị làm từ chất bán dẫn có thể được sử dụng để khuếch đại và chuyển đổi năng lượng.

Các vật liệu bán dẫn được sử dụng trong các thiết bị điện tử được pha tạp trong các điều kiện chính xác để kiểm soát nồng độ và các vùng của các chất dẫn xuất loại P và N. Một tinh thể bán dẫn đơn có thể có nhiều vùng loại P và N; các nút giao tiếp giữa các vùng này chịu trách nhiệm cho tác động electron hữu ích.

Một số tính chất của vật liệu bán dẫn đã được nghiên cứu trong suốt giữa thập kỷ 19 và thế kỷ 20. Ứng dụng thực tế đầu tiên của chất bán dẫn trong điện tử là máy dò radio, diode bán dẫn đã được sử dụng trong các máy thu radio đầu tiên. Sự phát triển trong vật lý lượng tử lần lượt dẫn đến sự phát triển của bóng bán dẫn vào năm 1947, mạch tích hợp vào năm 1958 và MOSFET (bóng bán dẫn hiệu ứng trường bán dẫn oxit kim loại) vào năm 1959.

Quá trình doping chất bán dẫn là gì?

Độ dẫn của chất bán dẫn có thể dễ dàng được sửa đổi bằng cách đưa tạp chất vào mạng tinh thể của chúng. Quá trình thêm tạp chất được kiểm soát vào chất bán dẫn được gọi là doping. Lượng tạp chất được thêm vào một chất bán dẫn nguyên chất thay đổi để độ dẫn của nó.

Ví dụ: Bán dẫn tinh khiết Silicon có bốn electron hóa trị; liên kết từng nguyên tử silicon với xung quanh. Trong silicon, các chất dẫn xuất phổ biến nhất là các nguyên tố nhóm III và nhóm V.
Tất cả các nguyên tố nhóm III đều chứa ba electron hóa trị. Khiến chúng hoạt động như các chất nhận khi được sử dụng để khử silicon.
Khi một nguyên tử chấp nhận thay thế một nguyên tử silicon trong tinh thể. Một trạng thái trống (một “lỗ” điện tử) được tạo ra; có thể di chuyển xung quanh mạng và hoạt động như một hạt mang điện. Các nguyên tố nhóm V có năm electron hóa trị, cho phép chúng hoạt động như một chất cung cấp; thay thế các nguyên tử này cho silic tạo ra thêm một electron tự do.
Do đó, một tinh thể silicon pha tạp boron tạo ra chất bán dẫn loại P; trong khi người ta pha tạp photpho tạo ra vật liệu loại N.

Trong quá trình sản xuất, các chất dẫn xuất có thể được khuếch tán vào thân chất bán dẫn. Bằng cách tiếp xúc với các hợp chất khí của nguyên tố mong muốn; hoặc cấy ion có thể được sử dụng để định vị chính xác các vùng pha tạp.

Ứng dụng của chất bán dẫn trong đời sống

Nói đến cụm từ chất bán dẫn chắc có lẽ không nhiều người hình dung ra được chúng là gì? Và hầu như họ không biết rằng; những thiết bị điện điện tử xung quanh đều có thành phần linh kiện là chất bán dẫn. Vậy chúng ta hãy xem chất bán dẫn có trong những thiết bị nào xung quanh chúng ta nhé!

Chất bán dẫn trong đời sống chúng ta tồn tại ở dạng linh kiện hoàn chỉnh. Chúng mang trong mình những chức năng và nhiệm vụ khác nhau. Chúng phối hợp với nhau, lắp ghép và liên kết với nhau để tạo nên những bản mạch điện tử. Cho ra đời những thiết bị phục vụ nhu cầu của con người; như: Tivi phát hình ảnh và âm thanh để giải trí; tủ lạnh để giúp thực phẩm tươi sống giữ được lâu hơn; các máy tính hay laptop để giúp chúng ta học tập và làm việc; chất bán dẫn tồn tại trong các loại điện thoại giúp chúng ta liên lạc và giải trí,…

Trong công nghiệp, chất bán dẫn giúp tạo nên những thiết bị điện như:

Rơ le bán dẫn
Linh kiện bán dẫn
Bóng bán dẫn
Diốt bán dẫn
Các loại cảm biến nhiệt độ, cảm biến áp suất, cảm biến đo mức,…
Các bộ chuyển đổi tín hiệu, CT dòng, PLC, biến tần,…

Bài viết đã mang đến cho các bạn thông tin chi tiết về chất bán dẫn là gì. Hy vọng sẽ giúp ích cho các bạn đang nghiên cứu học tập về linh kiện bán dẫn.

Rất mong nhận được những góp ý và chia sẻ của các bạn. Cảm ơn!

Giải Pháp

Van điện từ là gì? Cách chọn van điện từ nhanh và đúng nhất

Đã đăng trên 04/04/202008/04/2020 bởi Nguyễn Minh Hòa

04
Th4

Van điện từ là gì? Van điện từ được định nghĩa là một van cơ điện. Chúng thường được sử dụng để kiểm soát dòng chảy của chất lỏng hoặc khí.

Vậy bạn có biết cách chọn van điện từ như thế nào là đúng?

Cùng xem bài viết nhé!

Nội Dung Chính

Van điện từ là gì

Van điện từ được định nghĩa là một van cơ điện. Chúng thường được sử dụng để kiểm soát dòng chảy của chất lỏng hoặc khí.

Có nhiều loại van điện từ khác nhau, ví dụ như: van điện từ nước, van điện từ khí nén…có thể là dạng điều khiển hoặc dạng tác động trực tiếp. Van điều khiển, được sử dụng rộng rãi nhất, sử dụng áp lực dòng hệ thống để mở và đóng cửa van. Còn các van điện từ dạng tác động trực tiếp, mở hoặc đóng trực tiếp lỗ van chính, đó là đường dẫn dòng chảy duy nhất trong van. Chúng được sử dụng trong các hệ thống yêu cầu lưu lượng dòng chảy thấp hoặc các ứng dụng có chênh lệch áp suất thấp trên cửa van.

Van điện từ tiếng Anh là gì

Van điện từ là cái tên được chúng ta dịch ra từ tên quốc tế của loại van này. Trong tiếng Anh, van điện từ được gọi là “Solenoid Valve”. Chúng rất phổ biến cả trong các thiết bị dân dụng và cả trong công nghiệp.

Ký hiệu van điện từ

Van điện từ là thiết bị phổ biến trong công nghiệp, chúng có nhiều loại, nhiều tính năng. Vì thế mà ký hiệu cũng khác nhau. Chúng ta cùng tìm hiểu một vài ký hiệu van điện từ tường thấy trên các bản vẽ, có một số loại ký hiệu đơn giản, nhưng có một số loại ký hiệu khá phức tạp.

Ví dụ như:

2/2 Valve: 2 Cổng 2 vị trí

3/2 Valve: 3 Cổng 2 vị trí

5/2 Valve: 5 Cổng 2 vị trí

5/3 Valve: 5 Cổng 3 vị trí

Cuộn coil van điện từ là gì

Cuộn coil van điện từ hay còn gọi là cuộn hút van điện từ, là một bộ phận quan trọng trong hệ thống điều khiển đóng mở van điện từ. Có thể nói, không có bộ phận này thì coi như van đó không phải là van điện từ vậy.

Cấu tạo của cuộn coil van điện từ có phần vỏ bằng nhựa cách điện, phần lõi là cuộn dây đồng (một số loại là bằng nhôm, hoặc dây si…chất lượng sẽ không tốt bằng dây đồng nhưng giá thành rẻ). Chúng được kết nối với nguồn điện ngoài để hoạt động. Tùy thuộc loại van mà có thể có 1 hoặc 2 cuộn hút trong một thân van.

Hiện nay, chúng ta thường thấy có một số loại cuộn hút phổ biến trên thị trường như: 12V, 24V, 110V, 220V…

Cấu tạo van điện từ

Van điện từ là bộ phận điều khiển, khi được cấp hoặc ngắt điện, sẽ cho phép hoặc ngắt dòng chảy chất lỏng.

Chúng ta cùng tìm hiểu xem, cấu tạo của van điện từ như thế nào mà chúng có thể kiểm soát được dòng chảy đi qua.

Trên thị trường, hiện nay có nhiều loại van điện từ có hình dáng, kích thước rất khác nhau. Đó là nhằm mục đích cho phù hợp với từng ứng dụng, từng vị trí hay môi trường lắp đặt. Nhưng nhìn chung, phổ biến hơn cả là loại van điện từ có 2 cửa và van điện từ 3 cửa. Ngoài ra còn có các loại van điện từ 5/2, van điện từ 5/3, van điện từ 4/2…chúng rất ít được sử dụng. Chúng ta cùng xét cấu tạo của một loại cơ bản nhé!

Với một van điện từ, thực tế chúng có cấu tạo bao gồm nhiều bộ phận, nhưng được chia làm 2 phần chính:

– Thân van: Có nhiều vật liệu được sử dụng như: thép, inox, đồng thau, teflon, nhựa,…

– Đường ống vào: Dẫn lưu chất đi vào van

– Đường ống ra: Dẫn lưu chất đi ra khỏi van

– Cửa van: Đóng hoặc mở kiểm soát lưu chất

– Pitông: Nhiệm vụ trượt đóng mở cửa van

– Lò xo: Kéo pitông về trạng thái ban đầu khi ngắt nguồn

– Phần điều khiển: Là phần kết nối điện để đóng mở van. Chúng được gói gọn trong một hộp bằng nhựa cách điện

– Cuộn dây solenoid: Sinh ra từ tính khi được cấp nguồn

– Dây dẫn kết nối nguồn cho van

Nguyên lý làm việc của van điện từ

Van điện từ dùng để kiểm soát dòng chảy của chất lỏng hoặc khí ở chế độ tích cực, chúng sẽ đóng hoàn toàn hoặc mở hoàn toàn. Chúng thường được sử dụng để thay thế van thủ công hoặc điều khiển từ xa. Chức năng van điện từ liên quan đến việc mở hoặc đóng một cửa trong thân van, cho phép hoặc ngăn chặn dòng chảy qua van. Khi cuộn dây được cấp nguồn, pít tông sẽ hoạt động, chúng đẩy ra hoặc rút về để mở hoặc đóng cửa van.

Van điện từ bao gồm một cuộn dây, pít tông và bộ ống. Trong các van thường đóng, lò xo hồi lưu giữ pít-tông đóng cửa van và ngăn dòng chảy. Khi cuộn dây điện từ được cấp năng lượng, từ trường sinh ra sẽ đẩy pít tông, mở cửa van cho phép dòng chảy đi qua.

Ngược lại, trong các van thường mở, khi cuộn dây điện từ được cấp năng lượng, pít tông sẽ bịt kín cửa van, từ đó ngăn chặn dòng chảy.

Van điện từ dùng để làm gì?

Trong hầu hết các ứng dụng kiểm soát dòng chảy, việc cho phép dòng chảy hoặc dừng dòng chảy trong mạch là yêu cầu tối thiểu. Van điện từ thường được sử dụng cho mục đích này. Bằng cách kích hoạt cuộn dây solenoid điện từ, van điện từ có thể đặt ở các vị trí xa và có thể được điều khiển thuận tiện bằng các công tắc điện đơn giản.

Van điện từ là thiết bị kiểm soát được sử dụng thường xuyên nhất trong chất lỏng. Chúng thường được sử dụng để tắt, thông dòng, phân phối lưu lượng hoặc trộn chất lỏng. Vì lý do đó, chúng được tìm thấy trong nhiều lĩnh vực ứng dụng. Solenoid van thường có khả năng chuyển đổi nhanh và an toàn, tuổi thọ dài, độ tin cậy cao, công suất điều khiển thấp và thiết kế nhỏ gọn.

Cách chọn van điện từ dễ nhất

Có 2 yếu tố quan trọng nhất để lựa chọn một van điện từ trong thời điểm hiện tại đó là:

– Giá trị Kv ( lưu lượng m³ khí hoặc chất lỏng/ giờ)

– Khoảng áp suất làm việc, áp suất tại miệng van càng thấp thì áp suất để có thể đóng van càng cao

Tuy nhiên, để chọn được 1 loại van phù hợp với yêu cầu của hệ thống. Chúng ta cần phải xét đến nhiều yếu tố nữa. Ví dụ như:
– Đường kính cửa van
– Lưu chất sử dụng
– Loại lắp đặt dạng ren hay mặt bích
– Thời gian đáp ứng
– Loại nguồn cấp
– Và cuối cùng là chi phí đầu tư.

Hướng dẫn lắp đặt van điện từ

Sau khi đã lựa chọn được loại van như yêu cầu hệ thống, thì việc lắp đặt van lên các đường ống cũng quan trọng không kém.

Mình chia sẻ vài bước lắp đặt để tránh sai sót mà làm hỏng thiết bị, thực hiện như sau:

Xem hướng dẫn từ nhà sản xuất để xác định chiều vào và ra của van
Gá van điện từ vào phần ren hoặc mặt bích đã xác định trước. Sau đó vặn ren, hoặc đai ốc cho mặt bích. Lực siết vừa tay.
Cấp nguồn cho van, cho lưu chất đi qua để test
Kiểm tra nghiệm thu hệ thống

Các loại van điện từ phổ biến trong công nghiệp

Van điện từ, vì tính năng và tầm quan trọng của chúng trong các hệ thống điều khiển sản xuất. Cho nên, chúng có rất nhiều kiểu dáng, mẫu mã, ứng dụng khác nhau. Việc phân loại van sẽ khá khó khăn. Nhưng để nắm được các loại van cho mục đích công việc, thì chúng ta có thể xếp chúng theo những cách thức như sau:

Dựa vào chức năng của van điện từ

Chúng có 2 loại:

Van điện từ thường đóng

Loại này, khi ở trạng thái chưa có nguồn thì van sẽ luôn đóng. Để chuyển trạng thái từ đóng sang mở, chúng ta phải cấp nguồn cho van.Lúc này, cuộn hút sẽ sinh ra từ trường hút pitông, làm cho van trở về trạng thái mở. Để duy trì trạng thái mở thì chúng ta cũng phải duy trì nguồn điện cấp vào. Muốn đóng van thì chúng ta ngưng cấp điện. Lò xo sẽ đẩy cửa van đóng lại như trạn thái ban đầu.

Đây là loại van rất phổ biến trên thị trường, đa số các ứng dụng đều thiết kế để sử dụng loại van này, hay nói cách khác loại van điện từ thường đóng phù hợp với yêu cầu điều khiển của nhiều ứng dụng.

Van điện từ thường mở

Ngược lại với loại van trên, đây là loại mà ở trạng thái chưa cấp điện thì van luôn mở. Khi cấp nguồn thì van sẽ chuyển trạng thái, đóng cửa van lại.

Vì tính năng của chúng, nên loại này không được phổ biến trên thị trường. Chúng ít phù hợp với đa số các ứng dụng điều khiển trong nhà máy sản xuất. Nhưng vẫn có một số trường hợp yêu cầu bắt buộc phải sử dụng van thường mở này!

Dựa vào vật liệu chế tạo van

Van điện từ vỏ đồng

Có thể nói, đây là loại van phổ biến nhất, thông dụng nhất,… đa số các thương hiệu đều có dòng sản phẩm này.

Chúng có ưu điểm là dùng được cho nhiều môi trường khác nhau, phổ biến là môi trường nước, khí nén, hơi…

Van điện từ vỏ inox

Loại van điện từ vỏ inox thường được sản xuất cho những ứng dụng chuyên biệt trong các môi trường như: thực phẩm, dược phẩm, đồ uống, nước thải, hoá chất…

Van điện từ nhựa

Van điện từ nhựa thường dùng cho dân dụng, lắp môi trường ngoài, các lưu chất có tính ăn mòn…

Phân loại theo điện áp

Việc phân theo điện áp sẽ dễ dàng hơn cho chúng ta trong việc lựa chọn một van điện từ phù hợp nhu cầu sử dụng. Hiện tại, chúng ta có thể tìm thấy những loại van điện từ có nguồn cấp như:

– Van điện từ 12V

– Van điện từ 24V

– Van điện từ 110V

– Van điện từ 220V hay cuộn hút van điện từ 220V

Dựa vào kiểu lắp đặt

Dựa vào kiểu lắp đặt thì chúng ta có 2 loại lắp đặt phổ biến nhất đó chính là:

Kiểu vặn ren: Chỉ dùng cho các size ống nhỏ và trung bình. Ví dụ như các size đường kính từ DN10 đến DN50 (60mm)
Kiểu lắp bích: Dùng cho các hệ thống trong công nghiệp, với các đường ống lớn. Với các đường kính có size từ DN50 đến DN150.

Ưu nhược điểm của loại van điện từ

Cùng xem xét về ưu nhược điểm của dòng van điện từ nói chung các bạn nhé!

Ưu điểm của van điện từ là gì

Chúng ta cùng điểm qua một vài ưu điểm nổi bậc của dòng van điện từ solenoid van như:

Thời gian đóng mở nhanh, đáp ứng tức thời.
Kích thước gọn gàng
Dễ lắp đặt, vận hành, sửa chữa
Chi phí đầu tư thấp
Có nhiều lựa chọn vật liệu cấu tạo
Đa dạng nguồn cấp

Nhược điểm của van điện từ

Tuy rằng các dòng van điện từ có khá nhiều ưu điểm. Nhưng bên cạnh đó chúng cũng tồn tại không ít những nhược điểm như:

Về độ bền, các van điện từ không được đánh giá cao như các dòng van điều khiển bằng motơ
Hạn chế về kích thước đường ống
Cơ cấu hoạt động dễ sinh nhiệt, mau hỏng
Cần phải vệ sinh thường xuyên và kiểm tra cơ cấu pitông

Ứng dụng van điện từ là gì

Chúng ta, ai cũng biết được mức độ phổ biến của van điện từ. Chúng xuất hiện trong rất nhiều lĩnh vực và ứng dụng. Có thể kể tên một vài hệ thống như:

Trong lĩnh vực khai thác và cung cấp nước: Dùng trong hệ thống xử lý nước sạch, nước thải, nước sinh hoạt, thoát nước công cộng…
Trong các hệ thống máy móc và nhà máy: Dùng để cấp môi chất làm mát, bôi trơn và định lượng, trong các máy nén khí, các hệ thống cấp liệu sản xuất, …

Hệ thống sưởi ấm lớn, kiểm soát khí hậu: nhận tín hiệu từ các cảm biến nhiệt độ, cảm biến áp suất để điều khiển…
Hệ thống chữa cháy
Phương tiện vận chuyển
Trong quân sự
Kiểm soát đầu đốt dầu khí
Xuất hiện trong các hệ thống điều tiết hỗn hợp khí, thiết bị y tế, hệ thống phòng sạch…

Bài viết đã đem đến cho các bạn một chủ đề khá thú vị. “Van điện từ là gì?”

Hy vọng qua bài viết này, các bạn sẽ nắm được những kiến thức cụ thể nhất, cơ bản nhất của dòng van điện từ.

Các bạn hãy giúp mình chia sẻ bài viết này nhé! Cảm ơn!

Giải Pháp

Diode là gì? Cấu tạo của diot | Các loại diode hiện có trên thị trường

Đã đăng trên 02/04/202007/04/2020 bởi Nguyễn Minh Hòa

02
Th4

Diode là gì? Không phải là câu hỏi khó trả lời, nhưng để trả lời được đầy đủ và chính xác nhất thì không phải là đơn giản. Đó là lý do vì sao mình thực hiện bài viết này!

Diode là gì

Diốt là linh kiện điện tử được tạo thành từ vật liệu bán dẫn. Nó bao gồm hai lớp chất bán dẫn. Một lớp được pha tạp với vật liệu loại P và lớp kia với vật liệu loại N. Sự kết hợp của cả hai lớp loại P và N này tạo thành một điểm nối được gọi là tiếp giáp P – N.

Nó cho phép dòng điện chạy theo hướng thuận và bị chặn theo hướng ngược lại. Chúng còn được gọi là diode chỉnh lưu được sử dụng để chỉnh lưu.

Có nhiều loại điốt khác nhau sử dụng tiếp giáp P-N với sự thay đổi nồng độ pha tạp. Chúng ta cùng tìm hiểu ở phần nội dung bên dưới nhé!

Diốt tiếng Anh là gì?

Trong tiếng Anh người ta gọi điốt là Diode. Các bạn có thấy từ diốt chúng ta hay đọc là từ phiên âm tiếng Anh ra không nào!

Ký hiệu của diode

Trong các mạch điện, diode được ký hiệu rất riêng, nhìn vào mạch là chúng ta có thể nhận ra đây là linh kiện bán dẫn diode. Các bạn xem qua hình minh hoạ ký hiệu diode như bên dưới đây:

Cấu tạo của diốt

Diode bán dẫn có cấu tạo gồm hai lớp chất bán dẫn. Lớp chất bán dẫn loại P và lớp chất bán dẫn loại N.

Cấu tạo điốt được minh hoạ như hình vẽ bên dưới:

Nguyên lý làm việc của diode

Với điốt, nguyên lý làm việc của chúng, ta có thể hiểu đơn giản như sau:

Khi cấp nguồn cho diode theo mạch: Chân dương cấp vào chân dương anode của diode, chân âm nguồn cấp vào chân Cathode của diode. Khi nguồn cấp lớn hơn 0.7V với chất bán dẫn loại Si hay 0.2V với chất bán dẫn loại Ge, thì diode dẫn hay còn gọi là phân cực thuận. Lúc này dòng điện được đi qua diode.
Ngược lại, khi chân dương nguồn cấp vào chân Cathode của diode và chân âm nguồn cấp vào chân Anode thì điốt không dẫn tức là không cho dòng điện chạy qua. Người ta gọi trường hợp này là phân cực ngược.
Diode có cực tính, điốt chỉ dẫn theo chiều thuận cực.

Đặc tuyến vôn- ampe của diot

Đặc tuyến Vôn-Ampe của Diode là đồ thị mô tả quan hệ giữa dòng điện qua điốt và điện áp UAK đặt vào nó. Chúng ta xem xét đặc tuyến này trên điốt bán dẫn loại Si. Với Ud = 0.7V.

Để dễ hiểu hơn, người ta chia đặc tuyến này thành hai giai đoạn:

Giai đoạn 1: Khi điện áp UAK > Ud > 0 mô tả quan hệ dòng áp khi điốt phân cực thuận.
Giai đoạn 2: Khi điện áp UAK <Ud < 0 mô tả quan hệ dòng áp khi điốt phân cực nghịch.

Khi điốt được phân cực thuận và dẫn điện thì dòng điện chủ yếu phụ thuộc vào điện trở của mạch ngoài (được mắc nối tiếp với điốt). Dòng điện phụ thuộc rất ít vào điện trở thuận của điốt vì điện trở thuận rất nhỏ, thường không đáng kể so với điện trở của mạch điện.

Chức năng của diode – Diode dùng để làm gì

Diode bán dẫn có tác dụng gì? Chúng ta cùng điểm qua một vài chức năng của linh kiện bán dẫn cơ bản này nhé!

Trước kia, trong môn vật lý chúng ta đã được học về diode cùng với những chức năng của nó như: Dùng để chỉnh lưu nguồn xoay chiều thành một chiều, diode tách sóng, dùng để lọc tần số,…ngoài ra chúng còn được sử dụng cho mạch ghim áp phân cực cho các transistor hoạt động.

Cách đo diode

Việc đo diode, kiểm tra diode là công việc khá bình thường của các bạn học kỹ thuật điện tử nói chung.

Chúng ta có thể đo diode bằng đồng hồ điện tử, đồng hồ VOM vạn năng,…

Việc đo diode, kiểm tra điốt cho chúng ta biết tình trạng của điốt như thế nào. Ví dụ như: điốt hoạt động tốt, diode bị chập, diode bị đứt, hay bị dò…

Về cơ bản, các bước tiến hành đo như sau:

Chỉnh thang đo đồng hồ ở thang x 1Ω , đặt hai que đo của đồng hồ VOM vào hai đầu của diode. Sẽ có các trường hợp xảy ra như sau:

Trường hợp 1: Đặt que đen vào chân anode, que đỏ vào chân cathode. Kim lên. Sau đó chúng ta đảo ngược que đo vào 2 chân diode. Tức là que đen lúc này đặt vào chân cathode, que đỏ vào chân anode. Kim không nhảy. Kết luận diode vẫn còn hoạt động tốt.
Trường hợp 2: Khi đo cả 2 chiều như trong trường hợp 1 mà kim đồng hồ đều nhảy về 0Ω. Kết luận diode bị chập
Trường hợp 3: Khi đo như trường hợp 1 mà kim đồng hồ không nhảy khi que đen đặt vào chân anode và que đỏ đặt vào cathode. Kết luận: Diốt bị đứt.
Trường hợp 4: Khi thao tác đo như trường hợp 1 nhưng chỉnh thang đo ở mức thang 1KΩ. Kim Vom vẫn nhảy lên một ít khi đặt que đen vào chân cathode, que đỏ vào anode. Kết luận: diốt khả năng cao là bị dò. Không nên sử dụng.

Cách kiểm tra Diode Zener

Để kiểm tra một diode zener với đồng hồ vạn năng kỹ thuật số hoặc analog, chúng ta thực hiện các bước như sau:

Ngắt kết nối diode zener khỏi mạch và nguồn điện nếu nó đã được kết nối trong mạch.
Tìm các cực của diode zener, tức là cực dương và cực âm vì nó giống như các điốt tiếp giáp P-N và LED bình thường
Kết nối diode zener qua một nguồn điện áp DC điều chỉnh được, nối tiếp với điện trở 100Ω
Sau đó kết nối que đỏ với cực âm, que đen với cực dương diode zener

Trong cả hai đồng hồ vạn năng kỹ thuật số hoặc tương tự, chọn thang đo điện áp DC

Tăng dần điện áp cấp cho diode zener và lưu ý đọc đồng hồ hiển thị trên màn hình. Chỉ số sẽ tăng cho đến điện áp đánh thủng của diode zener (trong trường hợp điện áp cấp 12VDC, điện áp đánh thủng là 6V) khi bạn tăng điện áp cấp từng bước từ thấp lên cao. Khi đồng hồ dừng ở giá trị cụ thể và không hiển thị giá trị khác khi bạn vẫn tăng điện áp nguồn, bạn không nên tiếp tục tăng điện áp cấp nếu không, diode có thể bị phá hủy.
Kết luận diode zener ở trong tình trạng tốt, nếu không, diode zener bị lỗi và cần phải thay thế.

Các loại diot thường gặp

Nội dung này chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu xem có bao nhiêu loại diode và các đặc điểm của từng loại nhé!

Diode tín hiệu nhỏ

Là một loại diode tiếp giáp P-N hoạt động trên tín hiệu điện áp thấp. Khu vực tiếp giáp của nó rất nhỏ. Do đó, lớp tiếp giáp có điện dung ít hơn và khả năng lưu trữ điện tích thấp. Điều này giúp các diode tín hiệu nhỏ có tốc độ chuyển mạch cao với thời gian phục hồi rất nhanh. Tuy nhiên, hạn chế của nó là điện áp thấp và các thông số về dòng điện.

Do tốc độ chuyển mạch cao, các loại điốt này được sử dụng trong các mạch có tần số cao.

Diode chỉnh lưu

Diode chỉnh lưu là một loại diode tiếp giáp P-N, có diện tích tiếp giáp P-N rất lớn. Điều này dẫn đến điện dung cao theo hướng ngược lại. Vì vậy nó có tốc độ chuyển đổi thấp.

Đây là loại phổ biến nhất và được sử dụng nhiều nhất. Những loại điốt này có thể xử lý dòng điện nặng và được sử dụng để chuyển đổi AC thành DC (Chỉnh lưu).

Diode Schottky

Diode Schottky, được đặt theo tên của một nhà vật lý người Đức Walter H. Schottky, là một loại diode bao gồm một điểm nối nhỏ giữa chất bán dẫn loại N và kim loại. Nó không có lớp tiếp giáp P-N.

Điểm cộng của diode Schottky là nó có điện áp chuyển tiếp rất thấp và chuyển mạch nhanh. Vì không có đường giao nhau P-N, tốc độ chuyển mạch diode Schottky rất nhanh.

Hạn chế của diode Schottky là nó có điện áp đánh thủng thấp và dòng rò ngược cao.

Điốt SBR

Điốt SBR cũng là điốt chỉnh lưu nhưng chúng có điện áp chuyển tiếp thấp giống như một diode Schottky. Chúng có dòng rò ngược thấp giống như một diode tiếp giáp P-N bình thường.

SBR sử dụng MOSFET bằng cách thực hiện liên lạc ngắn giữa cổng và nguồn của nó.

SBR có điện áp chuyển tiếp thấp, dòng rò ngược ít hơn và khả năng chuyển mạch nhanh.

Điốt phát sáng (LED)

Diode phát sáng cũng là một loại diode tiếp giáp P-N phát ra ánh sáng trong phân cực thuận.

Khi các hạt mang điện (electron) vượt qua lớp tiếp giáp và kết hợp với các lỗ electron ở phía bên kia, chúng phát ra các hạt photon (ánh sáng). Trong khi màu sắc của ánh sáng phụ thuộc vào khoảng cách năng lượng của chất bán dẫn.

LED chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng ánh sáng.

Điốt thu quang Photodiode

Photodiode là một loại diode tiếp giáp P-N có thể chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành dòng điện. Hoạt động của nó là ngược lại với đèn LED.

Mỗi diode bán dẫn bị ảnh hưởng bởi các hạt mang điện quang. Đó là lý do tại sao chúng được đóng gói trong một vật liệu chặn ánh sáng.

Trong photodiode, có một lỗ mở đặc biệt cho phép ánh sáng đi vào phần cảm biến của nó.

Khi ánh sáng (hạt Photon) chiếu vào tiếp giáp P-N, nó sẽ tạo ra cặp lỗ electron. Những electron và lỗ trống chảy ra như dòng điện. Để tăng hiệu quả, cần sử dụng thêm một diode tiếp giáp PIN.

Photodiode được sử dụng trong phân cực ngược và chúng có thể được sử dụng trong pin mặt trời.

Điốt laser

Diode laser tương tự như LED vì nó chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng ánh sáng. Nhưng không giống như LED, diode laser tạo ra ánh sáng kết hợp.

Các diode laser có một điểm nối PIN, trong đó electron và lỗ kết hợp với nhau trong khu vực (I). khi chúng kết hợp, nó tạo ra một chùm tia laser.

Điốt laser được sử dụng trong cáp quang, ổ đĩa CD và máy in laser, …

Diode tunnel

Diode tunnel được Leo Esaki phát minh vào năm 1958 và ông đã nhận được giải thưởng Nobel năm 1973, đó là lý do tại sao nó còn được gọi là diode Esaki.

Diode tunnel là một diode có tiếp giáp P-N pha tạp nặng. Nó hoạt động trên nguyên tắc của hiệu ứng tunnel. Do nồng độ pha tạp nặng, lớp tiếp giáp trở nên rất mỏng. Điều này cho phép các electron dễ dàng thoát qua. Hiện tượng này được gọi là hiệu ứng tunnel hay hiệu ứng đường hầm.

Diode tunnel có khả năng dẫn ngược và nó được xem là một thiết bị chuyển mạch nhanh. Chúng được dùng trong các ứng dụng như bộ tạo dao động và bộ khuếch đại vi sóng.

Diode Zener là gì

Diode Zener được đặt theo tên của Clarence Malvin Zener, người đã phát hiện ra hiệu ứng zener.

Nó là một loại diode, không chỉ cho phép dòng điện chạy theo hướng thuận mà còn theo hướng ngược lại. Khi điện áp ngược đạt đến điện áp đánh thủng được gọi là điện áp Zener, nó cho phép dòng điện đi qua.

Diode Zener có nồng độ pha tạp nặng hơn so với diode tiếp giáp P-N bình thường. Do đó, nó có một khu vực tiếp giáp rất mỏng.

Trong phân cực thuận, nó hoạt động như một diode tiếp giáp P-N đơn giản (Bộ chỉnh lưu).

Trong phân cực ngược, nó chặn cho đến khi điện áp ngược đạt đến ngưỡng điện áp zener. Sau đó, nó cho phép dòng điện đi qua với sự sụt giảm điện áp không đổi.

Sự cố đảo ngược Zener được gây ra do hai lý do, đó là sự phá hủy lượng tử điện tử và hiệu ứng thác.

Một diode Zener chủ yếu được sử dụng trong cấu hình phân cực ngược. Nó cung cấp một điện áp ổn định để bảo vệ các mạch khỏi quá điện áp.

Diode ngược

Diode ngược là một diode tiếp giáp P-N, có hoạt động tương tự như diode tunnel và diode Zener. Nhưng điện áp hoạt động thấp hơn nhiều.

Một diode ngược về cơ bản là một diode tunnel, có một bên của lớp tiếp giáp có nồng độ pha tạp tương đối ít hơn so với phía bên kia.

Trong phân cực thuận, nó hoạt động như một diode tunnel nhưng hiệu quả tunnel của nó giảm đi nhiều so với diode tunnel. Mặt khác, nó hoạt động như một diode tiếp giáp P-N bình thường.

Trong phân cực ngược, nó hoạt động như một diode Zener nhưng điện áp ngưỡng thấp hơn nhiều.

Nó không được sử dụng rộng rãi nhưng nó có thể được sử dụng để chỉnh lưu tín hiệu điện áp nhỏ (0,1 đến 0,6V). Do tốc độ chuyển đổi nhanh, nó có thể được sử dụng như một công tắc trong bộ trộn và bộ nhân RF.

Diode thác

Diode thác Avalanche là một diode tiếp giáp P-N được thiết kế đặc biệt để hoạt động trong vùng sự cố thác.

Diode Avalanche hoạt động tương tự như diode Zener. Tuy nhiên, nồng độ pha tạp của một diode Zener tương đối cao hơn so với một diode thác.

Bên trong diode Zener tạo ra một điểm nối nhỏ & điện áp thấp có thể dễ dàng phá vỡ nó. Tuy nhiên, diode thác có một điểm nối rộng vì nồng độ pha tạp ít. Vì vậy, nó đòi hỏi một điện áp cao cho đánh thủng. Lớp tiếp giáp rộng này làm cho nó trở thành một bộ bảo vệ tốt hơn so với một diode Zener đơn giản.

Diode PIN

Diode PIN là một diode ba lớp, tức là lớp P, lớp I & lớp N. Lớp bán dẫn nội tại I được đặt giữa P và một chất bán dẫn loại N.

Các electron và lỗ trống từ vùng N và P lần lượt chảy đến vùng nội tại (I). Một khi vùng I lấp đầy hoàn toàn với các lỗ electron, diode bắt đầu dẫn.

Trong phân cực ngược, lớp nội tại rộng trong diode có thể chặn và chịu được điện áp ngược cao.

Ở tần số cao hơn, diode PIN sẽ hoạt động như một điện trở tuyến tính. Đó là do thực tế là các diode PIN có thời gian phục hồi ngược kém. Lý do là vì lớp tiếp giáp rộng, nên không có đủ thời gian để xả nhanhtrong 1 chu kỳ.

Trong khi ở tần số thấp, nó hoạt động như một diode chỉnh lưu. Bởi vì nó có đủ thời gian để xả và tắt trong 1 chu kỳ.

Nếu một photon đi vào khu vực I của một diode PIN phân cực ngược, nó sẽ tạo ra một cặp lỗ electron. Cặp lỗ electron này chảy ra như dòng điện. Vì vậy, nó cũng được sử dụng trong các bộ tách sóng quang và tế bào quang điện.

Điốt PIN được sử dụng trong chỉnh lưu điện áp cao, trong ứng dụng RF làm phần tử suy hao & chuyển mạch.

Diode công suất SCR

SCR là thiết bị chuyển mạch bán dẫn P-N-P-N bốn lớp. Nó có ba cực là Anode, Cathode và Gate.

SCR về cơ bản là một diode với đầu vào điều khiển bên ngoài được gọi là cổng gate. Nó cho phép dòng chảy theo một hướng.

Khi SCR được phân cực thuận, nó chặn nhưng vẫn cho phép dòng chảy. Điều này được gọi là chế độ chặn chuyển tiếp.

Để làm cho SCR hoạt động ở chế độ chuyển tiếp, nó cần điện áp đủ để vượt qua ngưỡng ngắt hoặc bằng cách áp một xung dương vào chân gate của nó.

Để tắt SCR, hãy giảm dòng điện hoặc tắt chân gate và ngắn mạch cực dương-cực âm trong giây lát.

Trong phân cực ngược, SCR ngăn dòng điện đi qua ngay cả khi kích chân gate. Nhưng nếu điện áp ngược đạt đến điện áp đánh thủng, SCR bắt đầu dẫn điện do hiện tượng thác.

SCR được sử dụng để điều khiển các mạch công suất cao, chỉnh lưu AC công suất cao

Diode hạn xung hai chiều (TVS)

Diode hạn xung hai chiều hoặc diode TVS là một loại diode thác bảo vệ mạch điện áp cao

Diode TVS có khả năng xử lý điện áp cao so với diode thác.

Diode TVS đơn hướng hoạt động tương tự như diode thác. Nó hoạt động như một bộ chỉnh lưu trong phân cực thuận & bảo vệ tăng trong phân cực ngược.

Diode TVS hai chiều hoạt động như hai điốt thác đối nghịch nhau. Nó hoạt động cả hai cách và cung cấp bảo vệ đột biến khi được sử dụng song song với một mạch.

Diode biến dung – Varicap

Diot biến dung có tính chất đặc biệt, đó là khi phân cực nghịch, điốt giống như một tụ điện, loại này được dùng nhiều cho mạch phân tần số như máy thu hình, máy thu sóng FM và nhiều thiết bị truyền thông khác.

Diode xung là gì

Là những diode có tần số đáp ứng cao từ vài chục kilo hertz đến cả mega hertz. Diode thường có vòng đánh dấu đứt nét hoặc đánh dấu bằng hai vòng. Chúng thường được sử dụng trong các nguồn xung, trong mạch cao tần.

Diode cầu là gì

Diode cầu là diode dùng trong các mạch chỉnh lưu, nắn điện AC thành điện DC trong toàn kỳ. Chúng có cấu tạo gồm 4 diode chỉnh lưu thường nối với nhau thành một cầu.

Diode tách sóng

Là loại Diode nhỏ. Chúng có vỏ bằng thuỷ tinh và còn gọi là diode tiếp điểm vì mặt tiếp xúc giữa hai chất bán dẫn P – N tại một điểm để tránh điện dung ký sinh. Chúng thường được dùng để tách sóng tín hiệu trong các mạch cao tần.

Ứng dụng của diode

Diode là một linh kiện bán dẫn được dùng rất nhiều trong các mạch chỉnh lưu điện, dùng trong nhiều thiết bị điện tử, các bộ chuyển đổi tín hiệu, chia tín hiệu… Một số mạch ứng dụng của diode mà chúng ta đã có dịp tìm hiểu trong vật lý như:

Mạch logic số

Mạch xén – kẹp
- Được sử dụng trong các máy phát FM để giảm tiếng ồn
- Để giới hạn đầu vào điện áp cho một thiết bị
- Để sửa đổi dạng sóng hiện có thành sóng ra mong muốn
Mạch ghim
Mạch tách sóng đường bao
Mạch nhân đôi điện áp

Bài viết đã trình bày chi tiết về các loại diode thường thấy trong các thiết bị điện tử hiện nay. Hy vọng rằng sẽ giúp ích cho các bạn đang tìm hiểu về các linh kiện điện tử.

Rất mong nhận được những góp ý và chia sẻ của các bạn. Cảm ơn!

Giải Pháp

Cuộn cảm là gì? Một số ký hiệu cuộn cảm ít thấy

Đã đăng trên 31/03/2020 bởi Nguyễn Minh Hòa

31
Th3

Cuộn cảm là gì? Tuy là linh kiện điện tử thụ động ít được thấy trên các mạch điện thông thường. Nhưng cuộn cảm là một linh kiện quan trọng trong một số mạch như: mạch lọc nguồn, mạch tạo dao động, và các mạch trong hệ thống âm thanh…

Cuộn cảm là gì

Cuộn cảm là một linh kiện điện tử thụ động có 2 cực, chúng lưu trữ năng lượng trong từ trường. Từ trường này được tạo ra do dòng điện chạy qua nó.

Về cơ bản nó được tạo thành từ một cuộn dây bao quanh lõi. Mỗi cuộn dây là một cuộn cảm cơ bản. Sự thay đổi của dòng điện qua cuộn dây tạo ra một từ trường xung quanh nó. Từ trường này, theo luật Lenz, tạo ra một EMF trên cuộn dây ngược hướng với dòng điện đầu vào. Do đó, cuộn cảm kháng lại bất kỳ thay đổi nào trong dòng cấp.

Cuộn cảm thuần là gì

Cuộn cảm thuần hay cuộn dây thuần cảm là cuộn dây lý tưởng, tức là cuộn dây có điện trở dây dẫn bằng 0.

Cuộn cảm tiếng Anh là gì

Trong tiếng Anh, cuộn cảm được gọi là Inductor. Chúng ta thường hay thấy từ này trong tài liệu máy biến áp chẳng hạn.

Độ tự cảm là gì? Công thức tính cuộn cảm

Độ tự cảm hay từ dung là khả năng hoặc tính chất của cuộn cảm để tạo ra một suất điện động (emf hoặc điện áp) do sự thay đổi của dòng điện.

Độ tự cảm là tỷ lệ của điện áp so với tốc độ thay đổi của dòng điện qua cuộn cảm. Một số trường hợp tính từ dung theo tính chất của dây như:

Dây dẫn thẳng dài

Trong đó:
– L = từ dung (H)
– l = chiều dài dây (m)
– d = đường kính dây (m)

Cuộn dây trụ tròn ngắn

Trong đó:
– L = từ dung (µH)
– r = bán kính ngoài của cuộn dây (in)
– l = chiều dài cuộn dây (in)
– N = số vòng quấn

Lõi hình vòng xuyến

Trong đó:
– L = Từ dung (H)
– μ₀ = Độ từ thẩm của chân không = 4𝜋 × 10⁻⁷ H/m
– μ_r = Độ từ thẩm tương đối của vật liệu lõi
– N = Số vòng
– r = Bán kính vòng quấn (m)
– D = Đường kính vòng xuyến (m)

Đơn vị đo cuộn cảm

Đơn vị đo cuộn cảm hay nói chính xác hơn đơn vị tự cảm theo tiêu chuẩn SI là H, lấy từ tên của nhà khoa học người Mỹ, Joseph Henry.

Đơn vị tự cảm SI là Henry được đặt theo tên của nhà khoa học người Mỹ Joseph Henry. 1 Henry là lượng điện cảm khi thay đổi dòng điện 1A mỗi giây trong một cuộn dây tạo ra EMF là 1V. Cuộn cảm có độ tự cảm thường dao động từ 1μH đến 20H.

1H = 1000 mH = 1000000 μH

Ký hiệu cuộn cảm

Cuộn cảm ký hiệu là gì? Sau đây chúng ta cùng tìm hiểu xem có bao nhiêu cách ký hiệu cho cuộn cảm các bạn nhé!

Ký hiệu cuộn cảm có giá trị cố định

Cuộn cảm có giá trị cố định

Ký hiệu cuộn cảm có giá trị thay đổi được

Cuộn cảm có giá trị biến đổi

Ký hiệu cuộn cảm tinh chỉnh trong mạch radio

Cuộn cảm trong mạch radio

Ký hiệu cuộn cảm có cực

Cuộn cảm có cực

Ký hiệu cuộn cảm có lõi sắt

Cuộn cảm có lõi sắt

Cuộn cảm có lõi Feritte

Cuộn cảm có lõi feritte

Cuộn cảm có lõi Feritte điều chỉnh từ dung được

Cuộn cảm feritte điều chỉnh được

Ký hiệu cuộn cảm có từ dung đặt trước

Cuộn cảm có từ dung đặt trước

Cuộn cảm có giáp bảo vệ

Cuộn cảm có giáp bảo vệ

Cuộn dây nam châm điện từ

Cuộn dây điện từ xoay chiều

Cuộn dây điện từ đôi

Cuộn dây điện từ đôi

Cuộn cảm lõi ổn định

Cuộn cảm động cơ điện

Cuộn cảm Analog Delay Line

Cuộn cảm Analog Delay Line

Nguyên lý làm việc của cuộn cảm

Theo quy tắc điện từ, khi một dòng điện ổn định đi qua một dây dẫn thẳng, nó sẽ tạo ra một từ trường xung quanh nó. Độ mạnh của từ trường phụ thuộc vào dòng cấp. Nếu dòng điện qua dây dẫn bị thay đổi, từ trường cũng sẽ thay đổi. Từ trường này được tạo ra vuông góc với dây dẫn.

Hướng của từ trường được tạo ra có thể xác định bằng quy tắc bàn tay phải. Cuộn tròn ngón tay của bạn như thể bạn đang giữ dây dẫn & chỉ ngón tay cái của bạn theo hướng của dòng điện. Ngón cái cho thấy hướng của dòng điện trong khi các ngón tay cong cho thấy hướng của từ trường xung quanh dây dẫn.

Một cuộn cảm là một dây dẫn được bọc dưới dạng một cuộn dây. Một từ trường khác được tạo ra bằng cách thay đổi dòng điện đi qua nó. Từ trường thay đổi làm cho các đường từ cắt ngang qua một số dây dẫn, tạo ra EMF trong dây dẫn. Hiện tượng này được gọi là Tự cảm.

Lực điện động này gây ra trong cuộn dây ngược hướng với dòng điện & kháng bất kỳ thay đổi nào trong dòng điện cấp. Tốc độ thay đổi của nguồn cấp càng cao, thì tốc độ thay đổi của từ trường càng cao & dòng điện cảm ứng đối lập càng mạnh.

Nói một cách đơn giản, điện kháng (điện trở) của cuộn cảm tăng khi tần số tăng. Nó tăng đến mức chặn hoàn toàn dòng điện đầu vào. Vì vậy, một cuộn cảm chặn dòng điện xoay chiều trong khi nó hoạt động như ngắn mạch cho dòng điện một chiều.

Các đại lượng đặc trưng cuộn cảm

Một số đại lượng đặc trưng cho cuộn cảm như:

Cảm kháng của cuộn cảm là gì

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 . Công thức tính cảm kháng:

ZL = 2.3,14.f.L

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

Điện trở thuần

Điện trở của một cuộn cảm cho dòng điện trực tiếp được gọi là điện trở thuần.

Trong mạch, nó được mô phỏng như một điện trở nối tiếp riêng biệt với một cuộn cảm.

Để đo điện trở thuần của một cuộn cảm, đặt điện áp DC và đo dòng điện qua nó. Sau đó tính toán điện trở bằng định luật Ohm cho điện áp và dòng điện đã cho.

Nó thường là khoảng một vài ohms. Điện trở thuần của một cuộn cảm phụ thuộc vào chiều dài, diện tích mặt cắt ngang của dây được sử dụng. Nó thấp hơn cho cuộn cảm giá trị thấp, trong khi cao hơn cho cuộn cảm giá trị cao.

Dòng điện bão hòa

Về cơ bản, việc tăng dòng điện qua một cuộn dây quấn quanh lõi sắt từ làm tăng thông lượng được tạo ra trong nó. Tại một thời điểm nhất định, lõi trở nên bão hòa hoàn toàn & dòng điện sẽ không làm tăng thông lượng trong lõi. Vì vậy, dòng điện tại đó lõi trở nên bão hòa được gọi là dòng bão hòa của cuộn cảm.

Vượt quá dòng bão hòa làm giảm tính thấm của lõi. Điều này dẫn đến việc giảm mạnh độ tự cảm của cuộn cảm. Việc giảm độ tự cảm ở dòng bão hòa là từ 10 đến 20%. Chỉ có vật liệu sắt từ mới có thể có từ thông bên trong chúng. Vì vậy, một cuộn cảm lõi không khí sẽ không có dòng bão hòa.

Dung kháng là gì

Như chúng ta biết, có nhiều vòng trong cuộn dây của một cuộn cảm. Ở giữa mỗi vòng này, có một điện dung (chỉ trong AC, vì ở DC, cuộn dây ngắn).

Bằng cách tăng tần số, phản ứng cảm ứng tăng & phản ứng điện dung giảm. Do đó các cuộn cảm hoạt động như một tụ điện.

Để giảm điện dung, các vòng trong cuộn dây của cuộn cảm tần số cao được đặt cách xa nhau.

Tần số cộng hưởng

Khi có một điện dung giữa các vòng của cuộn dây. Điện dung này tạo ra một mạch LC song song.

Bằng cách tăng tần số, có một điểm trong đó phản ứng cảm ứng bằng với phản ứng điện dung. Tần số này được gọi là tần số cộng hưởng.

Cuộn cảm có trở kháng rất cao ở tần số cộng hưởng & xuất hiện dưới dạng mạch hở.

Việc tăng tần số trên tần số cộng hưởng sẽ làm giảm điện kháng và cuộn cảm sẽ bắt đầu hoạt động giống như một tụ điện. Để tránh vấn đề này, cuộn cảm được sử dụng dưới tần số cộng hưởng của chúng.

Cấu tạo cuộn cảm

Cấu tạo của cuộn cảm như một cuộn dây, chúng là những vòng dây được quấn từ dây đồng cách điện. Các cuộn dây có thể khác nhau về hình dạng, kích cỡ, vật liệu lõi và cũng có thể được bọc trong những vật liệu khác nhau.

Tuỳ theo mục đích sử dụng mà chúng có cấu tạo số vòng dây, khoảng cách giữa các vòng quấn, lõi, kích thước…để sinh ra độ tự cảm đúng với yêu cầu của mạch điện.

Cách mắc cuộn cảm

Chúng ta cùng tìm hiểu về 2 cách mắc cơ bản nhất của cuộn cảm trong các mạch điện. Tương tự như điện trở và tụ điện, các cuộn cảm cũng có:

Cuộn cảm mắc song song

Khi các cuộn dây mắc song song với nhau thì độ tự cảm hay từ dung sẽ giảm đi.

Công thức tính cuộn cảm mắc song song:

Khi mắc song song n cuộn dây cùng giá trị từ dung, tổng từ dung sẽ giảm gấp n lần

Công thức tính cuộn cảm mắc song song n lần

Cuộn cảm mắc nối tiếp

Khi mắc nối tiếp nhiều (n) cuộn dây lại với nhau, tổng từ dung sẽ tăng và bằng tổng của các từ dung

Công thức tính cuộn cảm mắc nối tiếp:

L_t = L₁ + L₂ +… + L_n

Cuộn cảm có tác dụng gì

Trong mạch điện tử, cuộn cảm là linh kiện điện tử có tác dụng:

Dẫn dòng điện một chiều, chặn dòng điện xoay chiều đi qua. Đây cũng là trả lời cho câu hỏi: ”Cuộn cảm có cho dòng điện 1 chiều đi qua không?”
Ghép nối tiếp hoặc song song với tụ điện để tạo thành mạch cộng hưởng, điều chỉnh trong các thiết bị vô tuyến như tivi, rađio…
Ngoài ra, cuộn cảm còn dùng để chặn dòng điện cao tần trong mạch điện.

Các loại cuộn cảm

Trong thực tế, các cuộn cảm được phân loại thành:

Cuộn cảm âm tần
Cuộn cảm trung tần
Cuộn cảm cao tần

Ngoài ra, cũng có nhiều cách phân loại cuộn cảm theo hình dáng, đặc tính, ứng dụng như:

Các loại cuộn cảm dựa trên lõi của chúng:

Cuộn cảm lõi không khí
Cuộn cảm sắt từ / lõi sắt
Cuộn cảm lõi Ferrite
Cuộn cảm lõi sắt
Cuộn cảm lõi gốm
Cuộn cảm nhiều lớp lõi thép

Dựa trên thiết kế cốt lõi:

Cuộn cảm lõi hình xuyến
Cuộn dây lõi hình trống

Các loại cuộn cảm dựa trên cách sử dụng của chúng

Cuộn cảm nhiều lớp
Cuộn cảm màng mỏng
Cuộn cảm đúc
Cuộn cảm sắp cặp
Cuộn cảm công suất
Cuộn cảm RF tần số vô tuyến
Cuộn cảm điều chỉnh được

Ứng dụng của cuộn cảm

Cuộn cảm là linh kiện điện tử cùng với điện trở và tụ điện, được sử dụng rất nhiều trong các thiết bị điện, điện tử xung quanh chúng ta. Một số ứng dụng nổi bật của cuộn cảm mà chúng ta nên biết như:

Cuộn cảm lọc nhiễu

Cuộn cảm cùng với điện trở và tụ điện có thể được sử dụng trong các bộ lọc tần số khác nhau như bộ lọc cao, thông thấp và bộ lọc loại bỏ băng tần.

Chúng là các bộ lọc tần số được sử dụng để tách thành phần tần số không cần thiết khỏi tín hiệu.

Cuộn cảm trong mạch điều chỉnh

Cuộn cảm kết hợp với tụ điện được sử dụng trong mạch điều chỉnh trong đài phát thanh và truyền hình,.. để chọn kênh mong muốn.

Cảm biến tiệm cận

Cuộn cảm được sử dụng trong các cảm biến tiệm cận để phát hiện vật thể ở gần mà không có bất kỳ tiếp xúc vật lý nào. Dựa trên nguyên lý cuộn cảm tạo ra một từ trường xung quanh nó khi dòng điện chạy qua. Hoặc bất kỳ thay đổi nào trong từ trường gây ra một dòng điện cảm ứng trong cuộn cảm.

Máy biến áp

Một máy biến áp về cơ bản là hai cuộn cảm riêng biệt gần nhau với lõi chung sử dụng từ thông được tạo bởi một cuộn dây và tạo ra EMF trong cuộn dây kia thông qua cảm ứng lẫn nhau. Máy biến áp được sử dụng để tăng hoặc giảm điện áp trong truyền tải điện.

Rơle điện từ

Rơle điện từ là một công tắc điện tử có cuộn cảm tạo ra từ trường khi cuộn dây được cấp điện. Từ trường này kéo tiếp điểm cho phép dòng điện chạy qua.

Động cơ cảm ứng

Trong động cơ cảm ứng, rôto quay do từ trường được tạo ra bởi cuộn dây trên stato. Tốc độ rôto phụ thuộc vào từ trường quay, vào tần số cung cấp. Vì vậy, cách duy nhất để thay đổi tốc độ là thông qua việc sử dụng cuộn cảm.

Bài viết đem đến cho các bạn thông tin về một trong số 3 linh kiện điện tử thụ động phổ biến nhất trong các thiết bị điện tử xung quanh chúng ta. Bài viết đem đến cho các bạn câu trả lời cho các câu hỏi:

Cuộn cảm là gì?
Cảm kháng là gì?
Độ tự cảm là gì?…

Rất mong nhận được ý kiến đóng góp và những chia sẻ của các bạn. Cảm ơn!

Giải Pháp

Tụ điện là gì? Cách đo tụ điện | Tụ điện có tác dụng gì?

Đã đăng trên 30/03/202011/04/2020 bởi Nguyễn Minh Hòa

30
Th3

Tụ điện là gì? Định nghĩa tụ điện, phân loại tụ điện, ứng dụng của tụ điện là những câu hỏi mà trong thời gian gần đây được tìm kiếm rất nhiều trên mạng internet.

Vì thế, trong thời gian nghỉ chống dịch, mình cũng tranh thủ gửi đến các bạn một bài viết tổng hợp đầy đủ nhất về chủ đề “tụ điện là gì”

Cùng nhau ôn luyện kiến thức nào các bạn!

Tụ điện là gì

Đây là linh kiện điện tử thụ động tiếp theo nằm trong chuỗi bài về linh kiện điện tử mà mình đang thực hiện. Hãy cùng tìm hiểu khái niệm tụ điện là gì nhé!

Định nghĩa tụ điện

Tụ điện là linh kiện có tích trữ năng lượng điện dưới dạng điện trường. Chúng có hai bề mặt thường bằng tấm kim loại dẫn điện được ngăn cách bởi lớp điện môi cách điện. Khi hai bề mặt có chênh lệch điện áp sẽ xuất hiện điện tích cùng điện lượng nhưng trái dấu.

Tụ điện ký hiệu là gì

Trong các mạch điện, các bạn để ý sẽ thấy có 1 linh kiện được ký hiệu là chữ “C”. Đó chính là ký hiệu của tụ điện. Bắt nguồn từ chữ Capacitor, là tên gọi của tụ điện trong tiếng Anh.

Đơn vị tụ điện

Trong hệ thống quy chuẩn đo lường quốc tế, đơn vị đo điện dung tụ điện C là Fara. Thực tế, các tụ điện thường có các trị số như:

1µF (micro Fara) = 10⁻⁶F
1nF (nano Fara) = 10⁻⁹F
1pF (pico Fara) = 10⁻¹²F

Công thức tính tụ điện

Khi nói đến tụ điện, là nói đến điện tích, nói đến khả năng tích trữ điện. Cho nên để biết được công thức tính tụ điện, chúng ta hãy tìm hiểu về công thức tính điện tích trước.

Công thức tính điện tích:

Q = C.U

Điện dung là gì

Điện dung tụ điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng tích điện trên hai bản cực của tụ điện, điện dung của tụ điện phụ thuộc vào diện tích bản cực, vật liệu điện môi và khoảng cách giữa hai bản cực.

Từ đó suy ra điện dung tụ điện:

Trong đó:

ε_r : Điện thẩm tương đối (so với chân không) của lớp cách điện
ε₀≈ 1÷(9*10⁹*4*π)≈8.854187817*10^-12 : Hằng số điện thẩm
S : Diện tích của bản cực [m²]
d : Khoảng cách giữa 2 bản cực, hay độ dày của lớp cách điện [m]

Xét về mặt lưu trữ, ta có: 1F = 1A x 1V x 1giây = 1A x 1V x 1/3600 giờ = 0.278 mWh

Trong thực tế, năng lượng được lưu trữ ở dạng pin như: pin AA, AAA, pin trong các điện thoại…với các dung lượng như 100 Wh…

Một viên pin của các dòng smartphone hiện nay có dung lượng khoảng 5-10 Wh, của máy tính bảng là khoảng 15 – 30 Wh còn của laptop là khoảng 40-100 Wh.

Điện áp đánh thủng

Được định nghĩa là điện áp làm việc tối đa của tụ điện. Khi vượt quá ngưỡng này, lực điện trường trong tụ điện tăng lên. Lực này sẽ làm các electron từ một bản tụ bức ra, bay xuyên qua lớp điện môi cách điện, đến bản tụ còn lại. Biến lớp điện môi giữa 2 bản tụ trở thành chất dẫn điện. Hiện tượng này được gọi là đánh thủng điện môi hay tụ điện bị đánh thủng.

Để đảm bảo an toàn, người ta khuyến nghị điện áp đánh thủng phải lớn hơn gấp 1.5 lần điện áp làm việc. Điện áp đánh thủng thường tỉ lệ với kích thước của tụ điện. Một số giá trị điện áp đánh thủng phổ biến trong thực tế như: 5V, 10V, 12V, 16V, 24V, 180V, 250V, 280V, 300V, 400V,…

Cấu tạo của tụ điện

Tụ điện có cấu tạo rất đơn giản. Chúng bao gồm 2 bản cực bằng kim loại ở bên trong. Giữa 2 bản cực này là chất điện môi cách điện. Chúng có thể là: không khí, giấy, mica, dầu, nhựa, cao su, gốm, thuỷ tinh… Một số tụ điện có tên gọi theo điện môi của chúng. Ví dụ như: tụ gớm, tụ hoá, tụ giấy…

Tụ điện được bọc kín hoàn toàn, chỉ đưa ra 2 chân của bản cực để sử dụng.

Nguyên lý làm việc của tụ điện

Một tụ điện có hai nguyên lý làm việc cơ bản:

Nguyên lý phóng nạp
Nguyên lý nạp xả

Chúng ta đã biết, bản chất của tụ điện là tích trữ năng lượng điện trường bằng cách lưu trữ các electron, nó có khả năng phóng ra các điện tích này để tạo thành dòng điện. Nó tương tự như hoạt động của một ac quy, nhưng tụ điện không tự sinh ra các hạt điện tích.

Nếu điện áp của hai bản mạch biến thiên theo thời gian mà ta cắm nạp hoặc xả tụ rất dễ gây ra hiện tượng nổ có tia lửa điện do dòng điện tăng vọt. Đây là nguyên lý nạp xả của tụ điện.

Ý nghĩa của tụ điện
Trên thân vỏ của tụ điện thường có ghi các thông tin như: 100μF 250V. Ý nghĩa của chúng như sau:

100μF : Là giá trị điện dung của tụ điện.
250V : Giới hạn điện áp đặt vào 2 bản của tụ điện, vượt quá giới hạn này tụ điện có thể bị đánh thủng. Làm hỏng tụ điện, không sử dụng được nữa.

Cách đo tụ điện

Phần nội dung này, chúng ta cùng tìm hiểi về cách đọc trị số của tụ điện, cũng như các cách đo tụ điện bằng đồng hồ đo các bạn nhé!

Cách đọc trị số của tụ điện

Cách đọc trị số tụ hóa: Với tụ hoá thì cách đọc giá trị rất đơn giản. Giá trị của tụ hóa được ghi trực tiếp trên thân tụ.

Ví dụ: Tụ hóa có giá trị 1000µF/50V được ghi trên thân tụ

Cách đọc trị số tụ gốm và tụ giấy: Giá trị của hai loại tụ này thường được ký hiệu riêng. Đo đó, chúng có quy ước cách đọc như sau:

Lấy hai chữ số đầu nhân với 10ˣ. Với x là số thứ 3 trong dãy kí tự

Ví dụ: Tụ gốm ghi 105, thì được hiểu là: 10 x 10⁵ = 1000000 = 1 µF

Đo tụ điện bằng đồng hồ vạn năng

Cách đo tụ điện, kiểm tra tụ điện bằng các loại đồng hồ đo tụ điện như: đo tụ điện bằng đồng hồ điện tử, đo tụ điện bằng vom,… thì các bước thực hiện cũng tương tự nhau, chỉ khác ở chỗ điều chỉnh thang đo trên mỗi loại đồng hồ mà thôi. Vì thế, chúng ta cùng đi tìm hiểu các đo tụ điện bằng đồng hồ vạn năng cơ bản nhất nhé!

Đối với tụ hóa: Để kiểm tra tụ hóa ta thường so sánh độ phóng nạp của tụ với một tụ khác tương đương còn tốt

Các bước kiểm tra tụ hóa như sau:

Chỉnh thang đo đồng hồ ở thang x1Ω đến x100Ω (điện dung càng lớn thì để thang đo càng thấp)
Đặt 2 que đo vào lần lượt 2 chân của 2 tụ để so sánh độ phóng nạp của hai tụ, đo nhiều lần và đảo chiều que đo để có được kết quả khách quan nhất.
Nếu hai tụ phóng nạp như nhau chứng tỏ tụ cần kiểm tra còn hoạt động tốt
Nếu tụ phóng nạp kém hơn chứng tỏ tụ đã bị khô
Trong trường hợp kim lên mà không trở về là tụ đã bị rò

Đối với tụ gốm và giấy:

Các bước kiểm tra tụ gốm và giấy như sau:

Chỉnh đồng hồ vạn năng ở thang đo x1KΩ hoặc x10KΩ
Đặt 2 que dò vào 2 chân tụ cần kiểm tra (đảo chiều que đo để có kết quả tốt nhất)
Trường hợp 1: Kim phóng lên 1 chút rồi trở về vị trí cũ => tụ tốt
Trường hợp 2: Kim di chuyển về vị trí lưng chừng thang đo và dừng lại không trở về vị trí ban đầu => tụ bị dò
Trường hợp 3: Kim di chuyển lên = 0Ω và không trở lại vị trí ban đầu => Tụ bị chập, đánh thủng

Lưu ý: Với các tụ <1nF thì khi đo sẽ không thấy kim lên

Tụ điện có mấy loại? Các loại tụ điện phổ biến nhất

Thực ra việc phân loại tụ điện có rất nhiều cách, hôm nay mình sẽ trình bày cách phân loại dễ hiểu nhất. Giúp các bạn dễ dàng củng cố phần kiến thức về linh kiện thụ động này nhé!

Dựa theo mục đích sử dụng

Tụ cố định: Là loại tụ có trị số điện dung cố định. Trị số này được in cụ thể trên thân vỏ của tụ điện. Chúng có hai dạng:
- Tụ có cực (polar): Tụ có cực tính dương và âm quy định rõ cho 2 chân tụ, được ký hiệu trên thân tụ. Lưu ý: Không được đấu sai chân cực tụ.
- Tụ không phân cực (nonpolar): tụ có hai cực như nhau, tức là không phân biệt chân dương và âm. Chúng ta có thể đấu chân tuỳ ý, chỉ quan tâm đến điện áp đánh thủng mà thôi.
Tụ biến đổi hay tụ điện xoay: là loại tụ có trị số điện dung điều chỉnh thay đổi được, theo mục đích sử dụng.

Chia theo chất điện môi

Tụ hóa: Có bản cực là những lá nhôm, điện môi là lớp oxit nhôm rất mỏng được tạo bằng phương pháp điện phân. Tụ hoá có điện dung khá lớn và điện áp làm việc <500V. Tụ hoá có phân biệt cực tính dương và âm.

Tụ hóa tantalum: Là dạng tụ hoá có cấu tạo từ tantalum. Tụ Tantalum có đặc điểm là: kích thước nhỏ, điện dung lớn, điện áp làm việc <100V, cần phân biệt cực khi đấu nối.
Tụ giấy: Có hai bản cực là những lá nhôm hoặc thiếc, ở giữa có lớp cách điện là giấy tẩm dầu và cuộn lại thành ống. Tụ giấy không phân biệt cực tính.
Tụ màng: Có chất điện môi là màng chất dẻo như: Polypropylene, polystyrene, polycarbonate,… Có hai loại tụ màng chính:
- Loại foil
- Loại được kim loại hóa. Loại này có khả năng tự phục hồi khi bị đánh thủng do quá điện áp mà không bị hư luôn.
Tụ gốm (tụ sứ ceramic): Có chất điện môi là gốm, tráng trên bề mặt nó lớp bạc để làm bản cực. Là loại tụ không phân cực tính.

Tụ mica: Được chế tạo gồm nhiều miếng mica mỏng được xếp xen kẻ với các miếng thiếc.
- Các miếng thiếc lẻ nối với nhau tạo thành một bản cực
- Các miếng thiếc chẵn nối với nhau tạo thành một bản cực

Thường tụ mica có dạng hình khối chữ nhật, kích thước rất nhỏ.

Cách mắc tụ điện

Về cơ bản, tương tự như linh kiện thụ động điện trở, thì tụ điện cũng có 2 cách mắc là: mắc song song và mắc nối tiếp. Chúng ta cùng đi tìm hiểu từng cách mắc xem có gì đặc biệt không nhé!

Tụ điện mắc nối tiếp

Một số đặc điểm của mạch mắc tụ điện nối tiếp mà chúng ta cần quan tâm như:

Khi mắc nối tiếp, điện dung tương đương được tính theo công thức :

Ví dụ: Trong mạch chỉ có 2 tụ mắc nối tiếp thì ta tính được:

Khi mắc nối tiếp thì điện áp chịu đựng của tụ tương đương bằng tổng điện áp của các tụ cộng lại:

Utd = U1 + U2 + U3

Lưu ý các tụ hoá cần mắc đúng chiều cực tụ.

Tụ điện song song

Điện dung tương đương trong mạch mắc song song bằng tổng điện dung của các tụ cộng lại:

Ctd = C1 + C2 + C3

Điện áp bằng điện áp của tụ có điện áp thấp nhất.
Cần đấu đúng chiều âm dương của tụ hoá.

Tụ điện có tác dụng gì? Tụ điện dùng để làm gì

Cũng như điện trở, tụ điện là một linh kiện điện tử quan trọng và chúng xuất hiện ở hầu hết các mạch điện. Một số tác dụng, chức năng của tụ điện như:

Chức năng lọc:
- Lọc nguồn: Lọc nguồn DC giảm méo, ổn định điện áp.
- Tụ lọc nhiễu cao tần: do đặc tính thay đổi trở kháng theo tần số, nên nó thường được dùng trong các phần lọc nhiễu cao tần
- Lọc tần số: Tạo ra mạch cắt tần số khi kết hợp với các phần tử: R, L
Tác dụng cách ly:
- Cách ly DC trong các tần khuếch đại, chỉ cho AC vượt qua đo đặc tính thay đổi theo tần số cho mục đích nối tầng khuếch đại
Lưu trữ năng lượng điện, lưu trữ điện tích hiệu quả như ắc qui. Tuy nhiên, ưu điểm của tụ điện là lưu trữ mà không làm tiêu hao năng lượng điện.

Ứng dụng của tụ điện

Chúng ta đã biết tụ điện là một linh kiện điện tử rất phổ biến, chúng có mặt hầu nh7 ở tất cả các thiết bị điện xung quanh chúng ta. Nhưng nếu nói vậy về ứng dụng của tụ điện thì quá chung chung.

Vậy chúng có những ứng dụng nào là tiêu biểu nhất?

Lọc nguồn đầu vào, lọc nguồn đầu ra đối với các thiết bị như đầu đĩa DVD, đầu thu kỹ thuật số.
Tinh chỉnh rà sóng trên các thiết bị đài radio là ứng dụng của tụ điện xoay.
Tụ điện xoay chiều, tụ điện phẳng, tụ điện cho quạt trần, quạt làm mát, quạt gió,…
Dùng bảo vệ và ổn định công suất âm thanh cho loa.
Dùng để hạ áp trong các mạch đơn giản, kích thước nhỏ không lắp được các cuộn cảm như: mạch đèn ngủ, mạch vợt muỗi,…
Lọc dòng xoay chiều sau khi chỉnh lưu để chuyển đổi dòng điện xoay chiều sang một chiều. Dùng trong các thiết bị chuyển đổi nguồn, chuyển đổi tín hiệu…
Lọc nhiễu tín hiệu (xung PWM).
Khử các tia lửa điện trong động cơ điện một chiều.

Ngoài ra, tuỳ theo loại tụ, chúng còn được sử dụng trong các mục đích như:

Các tụ dùng để liên lạc, lọc nguồn điện, thoát tín hiệu… ngoài ra tụ còn dùng để trữ năng lượng, định thời…
Dùng để tạo mạch định giờ, mạch phát sóng răng cưa, mạch vi phân, tích phân…dựa trên tính phóng nạp của tụ.

Bài viết đã tổng hợp gần như là đầy đủ kiến thức về tụ điện là gì, phân loại tụ điện, cách mắc tụ điện, cách đo tụ điện và các ứng dụng của tụ điện trong đời sống,…

Hy vọng với chút đóng góp của mình, Huphaco sẽ giúp cho các bạn ôn luyện kiến thức vật lý trong thời kỳ chống dịch.

Rất mong nhận được những lượt like và chia sẻ bài viết của các bạn đọc. Xin cảm ơn!