Buzz
Các sản phẩm điện - điện tử trên thị trường Việt Nam thường được thiết kế để sử dụng ở mức điện áp 220V. Tuy nhiên, đôi khi bạn cần sử dụng các thiết bị từ Mỹ hoặc Nhật yêu cầu điện áp 110V và để sử dụng chúng trên lưới điện tại Việt Nam, chúng ta cần phải có bộ chuyển điện áp từ 220V xuống 110V. Ngoài ra, khi đi du lịch nước ngoài, bạn cũng sẽ phải chú ý đến sự chênh lệch về điện áp giữa các quốc gia.Vậy nguyên nhân của sự chênh lệch này là gì? Hãy cùng khám phá trong chuyên mục 'Tại Sao?' lần này: Tại sao lại có sự khác biệt về chuẩn điện áp giữa các quốc gia?Tình hình sử dụng điện áp giữa các quốc gia trên thế giới
Như bạn có thể thấy trên bản đồ, các quốc gia trên thế giới sử dụng các tiêu chuẩn điện áp khác nhau. Thông thường, điện áp từ 220-240V được sử dụng phổ biến nhất, bao gồm châu Âu, nhiều quốc gia châu Á, châu Phi và đương nhiên, cũng bao gồm Việt Nam. Tiếp theo là điện áp từ 100-127V được sử dụng rộng rãi tại Bắc Mỹ, một số quốc gia Nam Mỹ, Nhật Bản và Đài Loan.- Thế nào là các thông số về điện áp và tần số dòng điện đã được lựa chọn?
- Có những trường hợp ngoại lệ nào không?
Sự khác biệt giữa điện áp 110V và 220V
Điều quan trọng là cả hai điện áp đều tiềm ẩn nguy cơ đối với tính mạng con người. Tuy nhiên, điện áp cao hơn càng nguy hiểm hơn. Dòng điện có thể gây nguy hiểm cho sức khỏe, với điện áp 24V và dòng điện từ 10mA có thể gây tử vong. Vì vậy, cần cẩn trọng khi tiếp xúc với bất kỳ loại điện áp nào.
Trên lý thuyết, hiệu điện thế là sự chênh lệch điện thế giữa hai điểm. Đơn vị đo là Volt (viết tắt là V). Điện áp càng cao, lực đẩy hạt điện tích càng mạnh. Có thể hiểu nôm na là nếu so sánh dòng nước, hiệu điện thế là lực chảy của dòng. Nếu chênh lệch mực nước càng lớn, nước chảy càng mạnh.
Về thiết bị, nhà sản xuất chế tạo thiết bị phù hợp với chuẩn điện áp 100-120V và 220-240V. Một số thiết bị nhỏ sản xuất ở cả 2 mức 110 và 220V. Thiết bị công suất lớn thường yêu cầu 220V.
Về dây dẫn, dòng AC được chia thành mạch 1 pha và 3 pha. Mạch 1 pha có hai dây. Khác với DC, hướng của dòng AC thay đổi theo tần số (ở đây là 50Hz). Điện 220V cung cấp điện xoay chiều 1 pha với 2 dây: pha và trung tính.
Về mặt kinh tế, điện áp 110-120V được coi là an toàn hơn nhưng có hệ thống phân phối đắt đỏ hơn do yêu cầu dây dẫn lớn hơn, tăng chi phí nguyên liệu. Đồng thời, để tránh tổn hao từ điện trở, cần sử dụng dây tinh khiết, tăng chi phí. Ngược lại, điện 240V truyền tải dễ dàng, hiệu suất cao và tổn hao ít hơn nhưng ít an toàn hơn.
Lịch sử và Tần số của Điện Áp - Cuộc chiến bắt đầu từ đây...
Hệ thống điện 3 pha xoay chiều đã được phát triển từ thế kỷ 19 dưới sự đóng góp của Nikola Tesla, George Westinghouse và những nhà phát minh khác. Thomas Edison phát triển hệ thống điện 1 chiều với điện áp 110V và cho rằng nó an toàn hơn dòng điện xoay chiều, gây ra cuộc tranh luận giữa người ủng hộ AC và DC: Cuộc Chiến AC vs DC. Hệ thống Điện 1 chiều của Thomas Edison
Hình ảnh của nhà phát minh Thomas Edison (1847-1931)
Vào thời kỳ đầu của hệ thống điện, mô hình điện 1 chiều của Thomas Edison được áp dụng tại Mỹ với điện áp 110V. Hệ thống này được công ty General Electric của Edison phân phối rộng rãi trên toàn quốc Mỹ để sử dụng cho các bóng đèn điện mà ông đã phát minh. Tuy nhiên, hệ thống điện 1 chiều sớm bộc lộ nhược điểm của nó khi không thể mở rộng để tạo thành một lưới điện quốc gia.
Nikola Tesla và Hệ thống Điện 3 Pha
Nhà phát minh, nhà vật lý, kỹ sư cơ khí và kỹ sư điện tử Nikola Tesla (1856-1943)
Sau đó, hệ thống điện được sử dụng rộng rãi cho các hộ gia đình và cơ sở kinh doanh tại Mỹ đã chuyển sang sử dụng điện xoay chiều. Hệ thống này là hệ thống điện 3 pha được phát triển bởi Nikola Tesla với điện áp 240V. Tesla đã tính toán rằng tần số 60Hz là tối ưu cho hiệu suất, nhưng vì lý do an toàn, cuối cùng ông chấp nhận giảm điện áp xuống 120V để phù hợp với các thiết bị hoạt động dưới điện áp thấp.
Chuyển Đổi Sang Tần Số 50Hz ở Châu Âu
Sau khi bóng đèn dây tóc trở nên phổ biến, vào năm 1899, công ty điện lực Berliner Elektrizitäts-Werke (BEW) tại Berlin, Đức quyết định tăng khả năng phân phối điện của mình bằng cách chuyển sang sử dụng điện áp 220V. Điều này làm cho hệ thống điện 220V trở nên phổ biến khắp châu Âu.
Hình ảnh của một nhà máy điện của công ty điện lực Berliner Elektrizitäts-Werke
Với sự hỗ trợ của công ty Westinghouse, hệ thống điện xoay chiều của Tesla trở thành tiêu chuẩn tại Mỹ. Trong khi đó, công ty AEG tại Đức bắt đầu sản xuất và độc quyền thị trường cung cấp điện tại châu Âu. Họ quyết định sử dụng dòng điện có tần số 50Hz thay vì 60Hz để phù hợp với tiêu chuẩn đo lường hệ mét được áp dụng rộng rãi tại đây.
Dòng điện xoay chiều tần số 50Hz có mức hao hụt lớn hơn và hiệu suất không cao bằng tần số 60Hz. Nguyên nhân là máy phát điện 50Hz có tốc độ thấp hơn 20% so với máy phát điện 60Hz, dẫn đến quá trình truyền tải điện kém hiệu quả hơn. Máy biến áp 50Hz yêu cầu cuộn dây lớn hơn và mô tơ điện 50Hz hoạt động kém hiệu quả hơn 60Hz.
Chuyển Đổi Sang Điện Áp 230V ở Châu Âu
Châu Âu tiếp tục duy trì hệ thống điện xoay chiều 120V cho đến những năm 1950. Sau Thế Chiến Thứ Hai, Châu Âu chuyển sang sử dụng điện 230V để nâng cao hiệu quả truyền tải điện trong lưới điện. Anh Quốc không chỉ chuyển sang sử dụng điện áp 230V mà còn từ tần số 60Hz xuống 50Hz. Nguyên nhân của việc chuyển đổi này là do hậu quả của chiến tranh Thế Chiến Thứ Hai. Sau chiến tranh, hầu hết các thiết bị và hệ thống điện trước đó đều bị hỏng nặng. Điều này đã tạo điều kiện để xây dựng hệ thống điện mới với tiêu chuẩn hoàn toàn mới mà không cần tốn nhiều kinh phí.
Hoa Kỳ vẫn duy trì hệ thống điện xoay chiều ban đầu: 120V, 60Hz
Trong nhiều năm qua, Hoa Kỳ đã xem xét nhiều lần việc chuyển đổi sang hệ thống điện 220V để áp dụng cho các hộ gia đình trên toàn quốc. Tuy nhiên, việc này đòi hỏi một lượng chi phí lớn để tái xây dựng mạng lưới điện quốc gia và thay thế hoàn toàn các thiết bị đã thiết kế sử dụng điện áp 120V. Điều này gần như là không thể thực hiện. Một điểm bất lợi của hệ thống điện tại Mỹ là không đủ điện áp tại các điểm cuối dòng.
Tuy nỗ lực thay đổi chuẩn điện áp lên 240V, Mỹ đã đạt được thỏa hiệp để cung cấp điện áp 240V cho các gia đình. Sau đó, điện áp sẽ được giảm xuống 120V để sử dụng các thiết bị gia đình hiện có. Các thiết bị mới như bếp điện hoặc máy sấy quần áo tại Mỹ hiện đại sẽ được thiết kế để hoạt động tốt nhất với điện áp tối đa là 240V.
Chúng ta đã hiểu được sự khác biệt giữa các hệ thống điện ở những khu vực lớn nhất trên thế giới. Sự chênh lệch giữa chuẩn điện áp 110-120V tại Mỹ và 230V tại Châu Âu chủ yếu phản ánh các yếu tố lịch sử. Sự lựa chọn về điện áp khác nhau ở mỗi khu vực lớn bắt nguồn từ những ngày đầu của công nghệ điện và sự phổ biến của nó. Châu Âu chuyển sang hệ thống điện 230V cũng nhờ vào những hậu quả của Thế Chiến Thứ Hai.
Trên phương diện lịch sử, Châu Âu đã có ảnh hưởng sâu rộng đến phần còn lại của thế giới trong lĩnh vực khoa học kỹ thuật nói chung và cung cấp điện nói riêng. Vì điều này, nhiều nơi khác trên thế giới đều chịu ảnh hưởng lớn từ chuẩn điện áp 220-240V tùy thuộc vào điều kiện và bối cảnh lịch sử của từng quốc gia.
Các Trường Hợp Đặc Biệt - Những Nơi Không Tuân Theo Chuẩn Điện Áp Thống Nhất
Hình Ảnh Đập Thủy Điện Ở Brazil
Ở Brazil, một số khu vực chủ yếu sử dụng điện áp từ 110V đến 127V. Tuy nhiên, một số khách sạn lại sử dụng điện áp 220V. Thủ Đô Brasilia và các khu vực ở Đông Bắc Brazil sử dụng điện áp 220-240V.
Ở Nhật Bản, có một chuẩn điện áp chung được áp dụng trên toàn quốc, nhưng có sự khác biệt về tần số giữa các vùng. Đông Nhật Bản, bao gồm cả Tokyo, sử dụng tần số 50Hz. Trong khi đó, Miền Tây Nhật Bản, bao gồm cả Osaka và Kyoto, sử dụng tần số 60Hz.
Bản Đồ Các Công Ty Điện Lực Ở Nhật Và Sự Khác Biệt Về Tần Số Dòng Điện Giữa Đông Và Tây
Nguyên Nhân Chính Là Sau Chiến Tranh Thế Giới Thứ 2, Nước Anh Đã Hỗ Trợ Tái Tạo Lại Hệ Thống Điện Ở Khu Vực Phía Đông Nhật Bản. Trong Khi Đó, Mỹ Đã Hỗ Trợ Tái Xây Dựng Hệ Thống Điện Ở Khu Vực Phía Tây Đất Nước. Điều Đáng Chú Ý Ở Đây Là Sau Chiến Tranh, Anh Và Tất Cả Các Nước Châu Âu Đã Chuyển Sang Sử Dụng Điện Áp 240V Và Tần Số 50Hz, Nhưng Người Anh Lại Xây Dựng Hệ Thống Điện 100-110V Với Tần Số 50Hz Tại Nhật.
Sự Phân Biệt Trong Tần Số Dòng Điện Đã Gây Ra Nhiều Khó Khăn Cho Người Dân Nhật Cũng Như Du Khách Đến Đây Khi Rất Dễ Gây Nhầm Lẫn Khi Sử Dụng Các Thiết Bị Điện. Đồng Thời Điều Này Cũng Tạo Nên Sự Tốn Kém Khi Phải Sử Dụng Thêm Các Thiết Bị Chuyển Đổi Dòng Điện Hoặc Gây Khó Khăn Trong Quá Trình Chọn Mua Thiết Bị.Kết Luận
Điện Áp Và Tần Số Điện Xoay Chiều Có Sự Khác Biệt Lớn Giữa Nhiều Quốc Gia Trên Khắp Thế Giới. Nhiều Nơi Sử Dụng Điện Áp 230V Và Tần Số 50Hz. Có Khoảng 20% Quốc Gia Trên Thế Giới Sử Dụng Điện Áp 110V Và/ Hoặc Tần Số 60Hz Cho Các Hệ Thống Điện Gia Dụng. Điện Áp 240V Và Tần Số 60Hz Có Giá Trị Sử Dụng Hiệu Quả Nhất Nhưng Chỉ Một Số Quốc Gia Chọn Cách Sử Dụng Này.
Hi vọng qua bài viết này, các bạn có thể hiểu được một phần nào về nguyên nhân gây ra sự khác biệt trong việc sử dụng điện áp. Không chỉ dựa vào các yếu tố kỹ thuật mà còn phụ thuộc vào tình hình lịch sử, chính trị, và văn hóa ở mỗi quốc gia hoặc khu vực khác nhau.
