Các thiết bị điện – điện tử trên thị trường Việt Nam thường sử dụng ở mức điện áp 220V. Tuy nhiên, đôi khi chúng ta cần sử dụng các thiết bị từ Mỹ hoặc Nhật, yêu cầu sử dụng điện áp 110V. Để sử dụng được những thiết bị này tại Việt Nam, chúng ta cần bộ chuyển đổi điện áp từ 220V xuống 110V. Ngoài ra, khi đi nước ngoài, chúng ta cũng phải quen thuộc với sự khác nhau về điện áp giữa các quốc gia.
Mục lục
Tình hình sử dụng điện áp giữa các quốc gia
Tiêu chuẩn sử dụng điện xoay chiều có sự khác nhau giữa các nước trên thế giới. Điện áp từ 220-240V được sử dụng rộng rãi tại châu Âu, nhiều nước châu Á, châu Phi và cả Việt Nam. Trong khi đó, điện áp 100-127V được sử dụng rộng rãi tại Bắc Mỹ, một số nước Nam Mỹ, Nhật Bản và Đài Loan.
Ngoài ra, cần lưu ý tới tần số của dòng điện xoay chiều (AC). Phần lớn các quốc gia sử dụng tần số 50Hz, trong khi một số ít sử dụng tần số 60Hz. Ở Mỹ, tiêu chuẩn lưới điện là 120V và 60Hz, tuy nhiên thực tế, điện áp trung bình là khoảng 117V. Điều này khác với nhiều nơi khác trên thế giới sử dụng điện áp từ 220 đến 240V.
Lý do của sự khác nhau
Câu hỏi đặt ra là lý do gì tạo ra sự khác biệt này. Mọi chuyện bắt đầu từ cuộc chiến giữa hai nhà phát minh thiên tài: Nicholas Tesla và Thomas Edison. Hãy cùng tìm hiểu những sự khác nhau cơ bản giữa điện áp 110V và 220V.
Điểm đầu tiên cần nhắc đến là cả hai điện áp đều có khả năng gây nguy hiểm đến tính mạng con người. Tuy nhiên, điện áp càng cao thì mức độ nguy hiểm càng lớn. Tương tự như hiệu điện thế, một điện áp cao sẽ tạo ra lực đẩy mạnh hơn các hạt điện tích. Khi so sánh dòng điện với dòng nước, hiệu điện thế chính là lực chảy của dòng nước. Nếu chênh lệch mức nước giữa hai điểm càng cao, nước chảy càng mạnh.
Về thiết bị sử dụng điện, nhà sản xuất chế tạo các thiết bị phù hợp với chuẩn điện áp của từng quốc gia. Chủ yếu là 100-120V và 220-240V. Một số thiết bị có công suất nhỏ thường được sản xuất ở cả hai mức điện áp 110 và 220V. Những thiết bị có công suất lớn như máy sấy, máy nén thường yêu cầu sử dụng điện áp 220V.
Về khía cạnh dây dẫn, dòng điện xoay chiều được chia thành mạch điện 1 pha và 3 pha. Mạch điện 1 pha có hai dây nối với nguồn điện. Hướng của cường độ dòng điện trong mạch AC thay đổi nhiều lần mỗi giây tùy theo tần số của nguồn điện trong mạch. Điện 220V cung cấp cho mỗi hộ gia đình sử dụng là điện xoay chiều 1 pha và có 2 dây: dây pha và dây trung tính.
Tuy nhiên, đường dây phân phối điện mà chúng ta thường thấy bên ngoài có thể có 4 dây. 3 dây dẫn điện (dây pha) và cùng chung một dây trung tính (dây nguội). Hệ thống ba pha có 3 dạng sóng là 2/3 pi radian (120 độ, 1/3 chu kỳ) lệch nhau về mặt thời gian.
Về mặt kinh tế, điện áp 110-120V được cho là an toàn hơn, tuy nhiên, việc xây dựng mạng lưới điện phân phối đắt tiền hơn vì yêu cầu dùng dây dẫn có tiết diện lớn hơn. Bên cạnh đó, để tránh tổn hao do điện trở, dây dẫn cần sử dụng loại nguyên liệu tốn kém hơn. Ngược lại, điện áp 240V dễ truyền tải hơn, hiệu suất cao hơn và có mức hao hụt thấp hơn, tuy nhiên, khá kém an toàn.
Việc lựa chọn chuẩn điện áp trên phạm vi một quốc gia không chỉ dựa trên các yếu tố kỹ thuật mà còn xét đến các yếu tố khác như quy mô lưới điện, bối cảnh lịch sử, chính trị và văn hóa.
Hệ thống điện 3 pha xoay chiều hiện nay được phát triển từ thế kỷ 19 với công lao của các nhà phát minh vĩ đại như Nikola Tesla, George Westinghouse và nhiều người khác. Thomas Edison phát triển hệ thống điện 1 chiều (DC) với điện áp 110V và cho rằng hệ thống này an toàn hơn dòng điện xoay chiều. Đây là bối cảnh cho cuộc chiến giữa những người ủng hộ dùng điện xoay chiều và dòng điện 1 chiều: Cuộc chiến AC vs DC (War of Current)
Vào những buổi đầu của hệ thống điện, Mỹ sử dụng mô hình điện 1 chiều của Thomas Edison với điện áp 110V. Tuy nhiên, hệ thống này không thể áp dụng trên quy mô lớn để tạo nên lưới điện quốc gia.
Sau đó, Mỹ chuyển sang sử dụng điện xoay chiều. Điện áp 240V trong hệ thống điện xoay chiều 3 pha được phát triển bởi Nikola Tesla. Tuy nhiên, để đảm bảo an toàn, điện áp được giảm xuống còn 120V, phù hợp với các thiết bị đã được thiết kế hoạt động dưới điện áp thấp.
Châu Âu cũng chuyển sang sử dụng điện áp 240V và tần số 50Hz sau chiến tranh thế giới thứ hai. Vì hầu hết các thiết bị điện và hệ thống điện trước đó đã bị hủy hoại nặng nề trong chiến tranh, châu Âu có thể xây dựng một hệ thống điện mới mà không tốn nhiều kinh phí.
Trong khi đó, Mỹ vẫn giữ nguyên hệ thống điện xoay chiều ban đầu với điện áp 120V và tần số 60Hz. Việc chuyển đổi hệ thống điện tại Mỹ để áp dụng điện áp 220V trên phạm vi cả nước sẽ tốn quá nhiều chi phí và đòi hỏi thay thế hoàn toàn các thiết bị điện đã có từ trước. Điều này gần như là không khả thi.
Một số trường hợp ngoại lệ – Những nơi không thể định đoạt chuẩn điện áp chung
Tại Brazil, nhiều nơi sử dụng điện áp từ 110V đến 127V, tuy nhiên, một số khách sạn lại sử dụng điện áp 220V. Thủ đô Brasilia và khu vực đông bắc Brazil sử dụng điện áp 220-240V.
Tại Nhật Bản, người ta sử dụng chung một chuẩn điện áp nhưng có tần số khác nhau giữa các vùng. Đông Nhật Bản, bao gồm cả Tokyo, sử dụng tần số 50Hz, trong khi miền tây Nhật Bản, bao gồm cả Osaka và Kyoto, sử dụng tần số 60Hz.
Kết
Điện áp và tần số điện xoay chiều có sự khác nhau lớn giữa các quốc gia trên thế giới. Nhiều nơi sử dụng điện áp 230V và tần số 50Hz, trong khi khoảng 20% quốc gia 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 lựa chọn cách sử dụng này.
Các yếu tố lịch sử, chính trị và văn hóa đã ảnh hưởng đến lựa chọn chuẩn điện áp trong mỗi quốc gia. Hi vọng qua bài viết này, bạn đã hiểu được căn nguyên của sự khác nhau về chuẩn điện áp sử dụng này.
