So Sánh Cuộn Coil Điện Từ AC và DC: Khác Biệt Và Hướng Dẫn Lựa Chọn

Biên độ và chiều của dòng điện xoay chiều (AC) thay đổi liên tục theo chu kỳ. Vì vậy, từ trường do cuộn coil tạo ra cũng biến thiên không ngừng. Như minh họa ở hình phía trên bên trái, dạng sóng AC luân phiên giữa giá trị dương và âm, đồng thời đi qua điểm zero-crossing (điểm điện áp bằng 0) trong mỗi chu kỳ.

​

Mặc dù chiều của từ trường thay đổi, phần ứng (armature) của van điện từ vẫn bị hút bất kể cực tính của từ trường. Do đó, đường cong lực từ, được thể hiện ở hình phía dưới bên trái, gồm các đỉnh và đáy liên tiếp. Tuy nhiên, mỗi khi dòng điện AC đi qua điểm zero-crossing, cường độ từ trường cũng giảm xuống bằng không, khiến lực từ trong khoảnh khắc đó gần như bằng không.

​

Nếu không có cơ chế bù từ, phần ứng có thể bị nới lỏng nhẹ trong mỗi chu kỳ do lực từ tạm thời biến mất. Hiện tượng này có thể gây ra rung động, tiếng lạch cạch (chattering), va đập giữa phần ứng và lõi từ, cũng như tiếng ù đặc trưng thường thấy ở các thiết bị điện từ sử dụng nguồn AC. Trong những trường hợp nghiêm trọng, nó còn có thể làm giảm độ ổn định của lực giữ.

​

Để khắc phục vấn đề này, cuộn coil AC được trang bị vòng chống rung (Shading Ring) gắn trên bề mặt cực từ của lõi từ. Vòng chống rung là một vòng đồng khép kín (short-circuited copper ring), trong đó sẽ xuất hiện dòng điện cảm ứng khi từ trường chính thay đổi. Dòng điện cảm ứng này tạo ra một từ trường phụ có độ trễ pha so với từ trường chính.

​

Như minh họa ở hình phía dưới bên phải, đường nét đứt biểu thị lực từ trễ pha do vòng chống rung tạo ra, trong khi đường màu đỏ biểu thị lực từ của từ trường chính. Khi lực từ chính suy giảm, lực từ do vòng chống rung sinh ra sẽ bù đắp phần lực bị mất. Sự kết hợp của hai lực từ này giúp lực giữ tổng thể không giảm xuống bằng không.

​

Nhờ đó, mặc dù dòng điện AC đi qua điểm zero-crossing trong mỗi chu kỳ, van điện từ vẫn duy trì được lực giữ liên tục và ổn định, giúp phần ứng luôn được hút chặt vào lõi từ, ngăn ngừa hiện tượng lỏng, rung hoặc dao động.

​

Sự hiện diện của vòng chống rung (Shading Ring) không chỉ cải thiện độ ổn định của lực giữ mà còn giúp giảm đáng kể tiếng ù thường gặp ở cuộn coil AC, hạn chế mài mòn cơ học và kéo dài tuổi thọ của van điện từ, công tắc tơ (contactor) và nhiều thiết bị điện từ khác. Chính vì vậy, vòng chống rung được xem là một bộ phận không thể thiếu trong thiết kế của cuộn coil AC.