Điện áp: Kiến thức CẦN BIẾT về các loại điện áp

Điện áp là gì?

Về vật lý, người ta định nghĩa điện áp chính là số hiệu điện thế giữa 2 điểm khác nhau của mạch điện. Trong đó có 1 điểm của mạch điện được chọn làm gốc với hiệu điện thế bằng 0 (điểm nối đất – điểm nối mát). Từ đó, mọi điểm khác trong mạch có giá trị âm hoặc dương khi so sánh với điểm gốc (điện áp tại điểm tương ứng).  Tổng quát, điện áp giữa 2 điểm A, B của mạch U_AB xác định bởi công thức:

U_AB = V_A – V_B = – U_BA

• Với V_A , V_B là điện thế của 2 điểm A, B so với điểm gốc được chọn

Ví dụ: Dùng đồng hồ điện năng để đo điện áp tại 2 điểm A, B trong 1 nguồn điện 1 chiều DC. Đặt thang đo ở V_dc 2 que đo song song với 2 điểm cần đo: que đỏ đặt tại A (nguồn dương), que đen tại B (nguồn A).

⇒ Kết quả đo được tại điện áp đặt trên 2  đầu điện trở là 6V, đảo ngược que đo thì kết quả hiện -6V hoặc kim đồng hồ quay ngược.

Khi đó, ta rút ra được các kết luận sau:

• Điện áp luôn được đo giữa 2 điểm khác nhau của mạch
• Điện áp giữa 2 đầu của nhiều phần tử hoặc nhiều nhánh nối song song với nhau luôn bằng nhau hay còn gọi là quy tắc vòng đối với điện áp.

Ký hiệu điện áp

Điện áp hay hiệu điện thế được ký hiệu là V hoặc U. Cũng giống như các thông số và thiết bị sử dụng trong lĩnh vực điện khác, để giúp việc thiết kế hoặc đọc hiểu các sơ đồ mạch điện dễ dàng, người ta ký điện áp cụ thể như hình dưới đây:

Ký hiệu của điện áp

Đơn vị tính điện áp

Hiệu điện thế được tính bằng đơn vị V (Vol – Vôn) đặt theo tên nhà Vật lý học người Ý là Alessandro Volta.

Đơn vị đo hiệu điện thế (V) giữa 2 điểm trong 1 dây dẫn  khi có cường độ dòng điện (A) với công suất (W) chính bằng sự chênh lệch điện áp giữa 2 mặt phẳng vô hạn song song  cách nhau 1 mét với 1 điện trường bằng 1 Newton/1 Coulomb. Sự chênh lệch này truyền điện tích với 1 mức năng lượng 1 Joule/coulomb.

Khái niệm về các loại điện áp khác

Tùy theo đặc điểm, tính chất mà người ta phân loại điện áp với các định nghĩa tương ứng. Cùng chúng tôi tìm hiểu thông tin chi tiết trong bài viết dưới đây ngay nhé!

Điện áp định mức

Điện áp định mức là loại điện áp cơ sở được sử dụng để  thiết kế, vận hành lưới điện. Đây cũng là đại lượng quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến việc tải lưới điện, kết cấu, thiết bị, giá cả. Phần lớn các nước trên thế giới như tại Châu Á, Châu Âu sử dụng điện áp 220V, một số nước khác như   Đài Loan, Hàn Quốc, trái lại Mỹ và Nhật dùng điện áp 110V.

Điện áp định mức được phân loại thành:

• Điện áp dây: là điện áp định danh dùng để xác định và nhận dạng điện áp của hệ thống điện.
• Điện áp pha: dùng trong lưới điện hạ áp

Điện áp định mức

Điện áp hiệu dụng

Điện áp hiệu dụng là giá trị trung bình của điện áp cực đại ở 2  đầu mạch, được xác định theo công thức: U = U₀ / √2

Trong điện áp xoay chiều, giá trị điện áp hiệu dụng RMS được tính bằng 0.707 giá trị cực đại hoặc giá trị cực đại bằng √2 = 1.414 nhân giá trị hiệu dung.

Điện áp 1 chiều DC

Đây là hiệu điện thế giữa 2 đầu cực của nguồn trong mạch điện 1 chiều, độ lớn của cường độ dòng điện có thể thay đổi (không thay đổi về chiều). Một số cấp điện áp 1 chiều thông dụng như 5V, 9V, 12V, 24V, 48V.

Để đo loại điện áp này ta sử dụng vôn kế 1 chiều, các nguồn phát như acquy, pin, pin năng lượng mặt trời. Dùng bộ chỉnh lưu điện để chuyển đổi từ điện 1 chiều sang điện áp xoay chiều với hiệu suất lên đến 80%.

Đồ thị biểu diễn sự biến đổi của điện áp 1 chiều

Điện áp xoay chiều AC

Điện áp xoay chiều AC là điện áp có cường độ cùng chiều với dòng điện và thay đổi luân phiên theo thời gian, được phân thành điện áp xoay chiều 1 pha và xoay chiều 3 pha với khái niệm và đặc điểm cụ thể như sau:

Điện áp xoay chiều 1 pha

Đây là điện áp sử dụng 1 đường dây pha trên hệ thống 2 dây dẫn (dây L là  dây pha, dây N là dây lạnh). Chúng có các ưu điểm về thiết kế đơn giản, chi phí thấp, công suất 1000W, rất thông dụng trong đời sống. Ở Việt Nam, khách điện áp 1 pha sử dụng là 220V, một số nước khác là 110V.

Đồ thị biển diễn điện áp xoay chiều 1 pha

Điện áp xoay chiều 3 pha

Là dạng điện sử dụng 3 dây pha với các hiệu điện thế khác nhau L1, L2, L3, sử dụng nguồn điện 1 pha 2 dây của nguồn điện 3 pha 4 dây. Tại nước ta điện áp xoay chiều 3 pha được sử dụng là 380V chủ yếu trong lĩnh vực sản xuất, các ngành công nghiệp với máy móc và thiết bị có công suất lớn. Ưu điểm của điện áp này là hiệu suất dẫn điện cao, dùng cho thiết bị công suất lớn.

Đồ thị biểu diễn điện áp xoay chiều 3 pha

Điện áp dây

Điện áp dây là điện áp đo được 2 đường dây pha (pha A và C hoặc pha B và C), mỗi pha có điện áp 220V. Công thức tính = √3 . 220V = 380V (0.4kV)

Điện áp danh định

Điện áp định danh là điện áp  xác định và nhận dạng điện áp của hệ thống điện. Giá trị của loại điện áp này ở giá trị xấp xỉ gần bằng, ví dụ pin có điện áp định danh 12V thì đầu ra của pin nguồn có giá trị gần bằng 12V. Một số mức điện áp định danh phổ biến như 440V, 690V, 3,3 kV, 6,6 kV, 11kV, 33kV, 66kV, 132kV, 220kV, 400kV và 765kV.

Điện áp tiếp xúc

Là điện áp xuất hiện khi 2 thiết bị điện vỏ kim loại nối với bộ phận nối đất ở bất cứ thiết bị nào tiếp xúc với vỏ, điện áp này được phân bố với dạng đường cong.

Cực nối đất và các vỏ kim loại có điện áp so với đất: Uđ = Iđ.Rđ trong đó Uđ là phần điện áp nếu con người chạm vào vỏ kim loại phải chịu. Phần điện áp ở chân người Ux cần dựa vào nơi đó tới cực nối đất. Vì vậy, con người sẽ chịu tác dụng của điện áp tiếp xúc UT, Uđ và Ux. Nếu cực nối đất càng xa thì điện áp tiếp xúc UT càng tăng, ở 20m thì UT =  Uđ

Phân loại điện áp

Hiện nay, tại Việt Nam, điện áp được phân thành 3 loại bao gồm điện cao thế, trung thế và hạ thế.

Điện áp cao thế

Là điện áp lớn gây hại đến con người và sinh vật, với ngưỡng cao hơn một mức xác định. Các thiết bị và dây dẫn sử dụng với dòng điện này cần đảm bảo chịu tải tốt, an toàn và bền bỉ. Chúng được ứng dụng trong hệ thống phân phối điện năng, trong ống phóng xạ tia cathode, tạo ra các tia X, tạo hồ quang, xẹt điện trong đèn nhân quang điện, một số đền điện tử,… Điện cao thế sử dụng trong việc phân phối điện đi xa hiện có các cấp như sau: 66 KV, 110 KV, 220 KV, 500 KV.

Điện áp cao thế

Điện áp trung thế

Loại này có mức điện áp nhỏ hơn điện cao thế với các mức thường dùng như 22kV, 35kV, dùng trong các khu công nghiệp, dân sinh,….Khoảng cách an toàn với điện áp này > 0.7m, đảm bảo dây dẫn bọc, đặt trên trụ sứ cách điện với cột bê tông cao từ 9-12m.

Điện áp trung thế

Điện áp hạ thế

Điện áp thế với điện áp 0.4kV, dùng cho các thiết bị điện hạ thế 1 pha 220V VAC), 2 pha (380V), 3 pha. Điện áp này nguy hiểm đến con người nếu chạm vào dây hoặc phần kim loại mang điện. Vì vậy dây cáp sử dụng loại bọc xoắn ACB với 4 sợi bện vào nhau gắn lên cột điện bằng kẹp sứ hoặc kẹp treo, độ cao của cột bê tông từ 5-8m. Mức điện hạ thế tại Việt Nam là 400V

Điện áp hạ thế

Khắc phục sự cố điện áp không ổn định

Điện áp khi sử dụng có thể xảy ra tình trạng không ổn định do nhiều nguyên nhân khác nhau. Vậy cách khắc phục là gì, như thế nào để đảm bảo an toàn?

Nguyên nhân

Điện áp không ổn định chủ yếu là do bị sụt áp trên đường dây bởi các nhà máy cung cấp điện thường ở xa nên quá trình truyền tải qua dây dẫn bị tiêu hao nhất là các khu dân cư đông đúc hoặc ở cạnh khu công nghiệp. Nhiều trường hợp nguồn điện ở nhà máy cấp có mức rất cao nhưng khi vận chuyển tới nơi tiêu thụ chỉ còn 100V – quá yếu gây ảnh hưởng đến các thiết bị, hỏng hóc và giảm tuổi thọ.

Cách khắc phục

Để khắc phục tình trạng này, có nhiều phương pháp áp dụng khác nhau cho cả bên bán và bên sử dụng điện:

• Bên bán điện: Chủ động nâng cao chất lượng dây dây, tính toán loại sử dụng cho phù hợp, tiến hành thay thế dây mới khi đã xuống cấp.
• Bên sử dụng: Trang bị máy ổn áp giúp ổn định dòng điện phục vụ trong mục đích sinh hoạt, đảm bảo ổn định đầu vào và đầu ra dòng điện. Ngoài ra bạn có thể thực hiện ngắt điện để bảo vệ các thiết bị trong nhà tránh sự mất ổn định về điện áp.

Như vậy, trên đây là kiến thức cơ bản về điện áp, phân loại các loại điện áp và cách khắc phục khi không ổn định. Hãy tiếp tục theo dõi AME Group trong các bài viết tiếp theo để nhận được các thông tin hữu ích nhất.