Đề cương:
Cuộn cảm trong loạt
Khi các cuộn cảm được mắc nối tiếp, độ tự cảm tương đương tương đối cao hơn độ tự cảm riêng của từng cuộn cảm. Vì trong cấu hình nối tiếp, điện áp trên mỗi cuộn cảm sẽ khác nhau trong khi dòng điện sẽ giống nhau trên mỗi cuộn cảm để đọc thêm về cách kết nối các cuộn cảm nối tiếp đọc hướng dẫn này.
Đây là một mạch đơn giản trong đó các cuộn cảm được mắc nối tiếp:
Như đã đề cập ở trên, dòng điện trong chuỗi giống nhau nên ta có thể nói rằng:
Bây giờ, để tính điện áp trên mỗi cuộn cảm, chúng ta có thể sử dụng phương trình sau:
Vì vậy, để tính tổng điện áp, hãy tính tổng điện áp trên mỗi cuộn cảm:
Bây giờ, phương trình tính điện áp có thể được viết là:
Bây giờ chúng ta có thể đơn giản hóa hơn nữa phương trình để tìm công thức tính độ tự cảm tương đương:
Vì vậy bây giờ phương trình của công thức tương đương có thể được viết là:
Ví dụ: Tính độ tự cảm tương đương của cuộn cảm mắc nối tiếp
Xét ba cuộn cảm mắc nối tiếp có độ tự cảm 80mH, 75mH và 96 mH. Tìm độ tự cảm tương đương của các cuộn cảm mắc nối tiếp.
Tìm độ tự cảm tương đương bằng cách sử dụng:
Cuộn cảm ghép nối từ tính nối tiếp
Khi từ trường của một cuộn cảm liên kết với từ trường của cuộn cảm kia trong một tổ hợp nối tiếp, điều này thường được gọi là khớp nối từ hoặc độ tự cảm lẫn nhau giữa hai cuộn cảm. Vì vậy, trong trường hợp đó, độ tự cảm lẫn nhau phải được xem xét khi tính độ tự cảm tương đương của mạch. Hơn nữa, các cuộn cảm ghép nối lẫn nhau được phân thành hai cấu hình và đó là:
- Cuộn cảm hỗ trợ ghép nối tiếp hoặc nối tiếp tích lũy
- Cuộn cảm ghép nối tiếp hoặc nối tiếp khác nhau
Cuộn cảm hỗ trợ nối tiếp hoặc ghép nối tiếp
Khi hướng của dòng điện chạy qua cả hai cuộn cảm nối tiếp nối tiếp nhau là như nhau thì có nghĩa là có các cuộn cảm phụ:
Thông thường, để thể hiện cấu hình này, quy ước dấu chấm được sử dụng và để hỗ trợ cấu hình, các dấu chấm nằm trên cùng một phía của cuộn cảm nối tiếp:
Ở đây M là độ tự cảm lẫn nhau giữa hai cuộn dây, do đó để tính độ tự cảm tương đương của tổ hợp cuộn cảm nối tiếp cần xét đến độ tự cảm lẫn nhau. EMF của cuộn cảm có thể được tính như sau:
Bây giờ tổng EMF cho cuộn dây sẽ là:
Đặt các giá trị EMF cho mỗi cuộn dây chúng ta nhận được:
Bây giờ đơn giản hóa phương trình hơn nữa, chúng ta có được kết quả sau:
Vì vậy, bây giờ phương trình cho độ tự cảm tương đương sẽ là:
Ở đây, 2M là độ tự cảm lẫn nhau giữa các cuộn dây trong mạch, đây là tác động của cả hai cuộn dây lên nhau.
Ví dụ 1: Tính độ tự cảm tương đương của cuộn cảm mắc nối tiếp
Hai cuộn cảm có độ tự cảm 50mH và 30 mH mắc nối tiếp, độ tự cảm lẫn nhau giữa hai cuộn dây là 5mH khi dòng điện ở cả hai cuộn dây cùng chiều.
Để tính độ tự cảm tương đương, dưới đây là phương trình:
Bây giờ đặt các giá trị, chúng tôi nhận được:
Ví dụ 2: Tính độ tự cảm lẫn nhau của cuộn cảm nối tiếp
Nếu độ tự cảm của hai cuộn dây mắc nối tiếp là 40mH và 80mH và độ tự cảm tương đương là 150mH. Giá trị của độ tự cảm lẫn nhau chưa được biết, vì vậy nếu các cuộn cảm nối tiếp đang hỗ trợ (dòng điện cùng chiều) thì:
Bây giờ đặt các giá trị vào phương trình trên, chúng ta nhận được:
Độ tự cảm lẫn nhau giữa hai cuộn dây là 15mH.
Cuộn cảm đối lập nối tiếp hoặc ghép nối khác nhau
Khi dòng điện chạy qua cuộn dây bằng nhau nhưng chiều dòng điện trong cả hai cuộn dây ngược chiều nhau thì hai cuộn cảm được cho là ngược chiều nhau:
Thông thường, để thể hiện cấu hình này, quy ước dấu chấm được sử dụng và đối với cấu hình đối lập, các dấu chấm nằm ở các phía đối diện của cuộn cảm nối tiếp:
Ở đây M là độ tự cảm lẫn nhau giữa hai cuộn dây, do đó để tính độ tự cảm tương đương của tổ hợp cuộn cảm nối tiếp cần xét đến độ tự cảm lẫn nhau. EMF của cuộn cảm có thể được tính như sau:
Bây giờ tổng EMF cho cuộn dây sẽ là:
Đặt các giá trị EMF cho mỗi cuộn dây chúng ta nhận được:
Bây giờ đơn giản hóa phương trình hơn nữa, chúng ta có được kết quả sau:
Vì vậy, bây giờ phương trình cho độ tự cảm tương đương sẽ là:
Ở đây, 2M là độ tự cảm lẫn nhau giữa các cuộn dây trong mạch và là tác động của các cuộn dây lên nhau.
Ví dụ 1: Tính độ tự cảm tương đương của cuộn cảm đối kháng nối tiếp
Hai cuộn cảm mắc nối tiếp có độ tự cảm 20mH và 60mH có độ tự cảm lẫn nhau là 10mH. Để tính độ tự cảm tương đương, dưới đây là phương trình:
Bây giờ đặt các giá trị cho độ tự cảm và độ tự cảm lẫn nhau
Ví dụ 2: Tính độ tự cảm lẫn nhau của cuộn cảm đối kháng nối tiếp
Nếu độ tự cảm của hai cuộn dây mắc nối tiếp là 50mH và 60mH và độ tự cảm tương đương là 100mH. Giá trị của độ tự cảm lẫn nhau chưa được biết, vì vậy nếu các cuộn cảm nối tiếp đối nhau thì:
Bây giờ đặt các giá trị vào phương trình trên, chúng ta nhận được:
Độ tự cảm lẫn nhau giữa hai cuộn dây là 5mH.
Phần kết luận
Trong tổ hợp nối tiếp, các cuộn cảm có độ tự cảm tương đương cao hơn độ tự cảm riêng lẻ trong mạch. Hơn nữa, cấu hình nối tiếp còn được chia thành hai cấu hình, một là khi cả hai có cùng hướng dòng điện và cấu hình còn lại là khi hướng dòng điện ngược nhau. Để tính độ tự cảm tương đương mắc nối tiếp, chỉ cần tính tổng tất cả các độ tự cảm riêng lẻ.
Đối với các chỉ báo ghép đôi, tính tổng độ tự cảm riêng lẻ cũng như tổng hoặc trừ đi gấp đôi độ tự cảm lẫn nhau, tùy thuộc vào hướng của dòng điện.