Dòng điện xoay chiều là gì?
Dòng điện xoay chiều viết tắt là AC, tiếng Anh là Alternating Current là dòng điện có cường độ và chiều hướng thay đổi theo thời gian và tuần hoàn theo một chu kỳ nhất đính. Trong dòng điện xoay chiều, điện áp và dòng điện đổi chiều hướng lần lượt theo thời gian, với tần số thường là 50 hoặc 60 Hz.
Dòng điện xoay chiều được ký hiệu là dấu “~”, có nghĩa là tượng trưng cho mức điện áp hình sin. Và được tạo ra từ máy phát điện xoay chiều hoặc do biến đổi nguồn điện một chiều. Một số thiết bị gia dụng sử dụng dòng điện xoay chiều để hoạt động có thể kể đến như máy giặt, tủ lạnh, ấm đun nước, lò vi sóng…
Công thức dòng điện xoay chiều
Dòng điện xoay chiều có công thức tính như sau:
i = I0.cos(ωt + φ)
Trong đó:
- i là giá trị của cường độ dòng điện tại thời điểm t (cường độ tức thời)
- Io > 0 là giá trị cực đại (cường độ cực đại)
- ω > 0 là tần số góc (rad/s)
- f là tần số (Hz), T là chu kỳ (s)
- (ωt + φ) là pha của i tại thời điểm t (rad)
- φ là pha ban đầu (rad)
Cách tạo ra dòng điện xoay chiều
Để tạo ra dòng điện xoay chiều, có 2 cách được sử dụng phổ biến, rộng rãi nhất hiện nay là:
Cách 1: Đặt một cuộn dây kín và cho nam châm quay xung quanh cuộn dây.
Cách 2: Đặt cuộn dây dẫn kín quay quanh từ trường của nam châm
Lưu ý: Tùy thuộc vào mục đích sử dụng và tính chất của dòng điện, người ta sẽ chọn cách phù hợp để tạo ra dòng điện xoay chiều.
Các tác dụng của dòng điện xoay chiều
Tương tự dòng điện một chiều, dòng điện xoay chiều cũng có 3 tác dụng chính là tác dụng nhiệt, tác dụng từ và tác dụng quang. Cụ thể dưới đây:
-
Tác dụng nhiệt
Dòng điện xoay chiều có khả năng sinh nhiệt cực tốt, theo đó khi lắp một mạch điện kết nối đèn với nguồn điện sẽ sinh nhiệt. Đồng thời, dòng điện xoay chiều cũng sẽ làm đèn phát sáng. Các thiết bị sử dụng dòng điện xoay chiều và sinh nhiệt có thể kể đến như bếp từ, bếp hồng ngoại, đèn sưởi, bàn là…
-
Tác dụng quang
Khi dòng điện xoay chiều đi qua các bóng đèn led, đèn huỳnh quang, cường độ dòng điện trong bóng đèn sẽ tăng lên và tạo ra ánh sáng. Khi dòng điện xoay chiều đổi chiều, bóng đèn sẽ tắt nhanh chóng. Tuy nhiên, nếu dòng điện xoay chiều thay đổi nhanh và có tần suất dưới 0,05 giây, bạn vẫn sẽ cảm nhận được ánh sáng liên tục.
-
Tác dụng từ
Tiếp theo là tác dụng từ của dòng điện xoay chiều. Khi bạn thực hiện một thí nghiệm để dòng điện chạy qua một nam châm điện, bạn sẽ thấy nam châm hút các nam châm vĩnh cửu. Điều này chứng tỏ dòng điện xoay chiều cũng có tác dụng từ.Hoặc đơn giản đưa một chiếc đinh sắt lại gần một cuộn dây, nếu cuộn dây bị đinh sắt hút vào đó lafbieeur hiện của tác dụng từ.
Ưu, nhược điểm của dòng điện xoay chiều
Ưu điểm:
- Có khả năng truyền đi xa dễ dàng, đặc biệt là với điện áp cao trên 110kV khi truyền tải sẽ tiêu thụ ít năng lượng hơn.
- Có khả năng chuyển đổi năng lượng cao hơn so với dòng điện một chiều, điều này đồng nghĩa với hiệu suất hoạt động của các thiết bị điện như động cơ và biến tần cao hơn.
- Khởi động tốt, mạnh mẽ và trơn tru. đặc biệt là trong trường hợp động cơ điện.
- Kích thước thiết bị nhỏ gọn giúp tiết kiệm không gian và dễ dàng tích hợp trong các ứng dụng có hạn chế về không gian.
- Được sử dụng rộng rãi trong hệ thống điện tại các hộ gia đình, khu công nghiệp…
Nhược điểm:
- Điện áp và dòng điện của dòng điện xoay chiều lớn hơn so với dòng điện một chiều nên dễ gây ra nguy hiểm nếu không được xử lý đúng cách.
- Các thiết bị và hệ thống điện xoay chiều thường có chi phí ban đầu cao hơn so với các thiết bị và hệ thống dòng điện một chiều.
Phân loại dòng điện xoay chiều
- Dòng điện xoay chiều 1 pha
Là dòng điện chỉ chạy theo một hướng duy nhất và được thiết kế có 2 dây: dây pha và trung tính cùng nối với nguồn điện. Chiều và hướng của cường độ dòng điện bên trong sẽ thay đổi nhiều theo một chu kỳ. Dòng điện xoay chiều 1 pha điển hình là điện áp 220V được sử dụng cho các thiết bị và ứng dụng nhỏ hoặc trung bình như máy móc gia đình, đèn chiếu sáng, thiết bị gia dụng…
- Dòng điện xoay chiều 3 pha
Dòng điện xoay chiều 3 pha sẽ gồm 3 đường dây điện 1 pha chạy song song với nhau. Với thiết kế có 4 dây: 3 dây nóng và 1 dây trung tính. Ưu điểm cung cấp điện áp và dòng điện ổn định, mạnh mẽ và được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp và cơ sở hạ tầng lớn. Dòng điện xoay chiều 3 pha rất khỏe đảm bảo cung cấp đủ điện áp cho các máy công suất lớn hoạt động tốt, an toàn và tiết kiệm.
Ứng dụng dòng điện xoay chiều
Dòng điện xoay chiều (AC) có nhiều ứng dụng quan trọng trong cuộc sống và các lĩnh vực công nghiệp khác nhau. Dưới đây là một số ứng dụng điển hình:
- Cung cấp điện cho các thiết bị điện gia dụng hoạt động như máy giặt, tủ lạnh, máy lạnh, máy phát điện, đèn…
- Truyền tải điện năng từ trạm phát điện đến các khu vực khác nhau thông qua các đường dây điện.
- Được sử dụng trong các hệ thống điện thông minh để điều khiển các thiết bị điện thông qua các công nghệ như bộ điều khiển tự động.
- Cung cấp nguồn điện cho các hệ thống điều hòa không khí trong các tòa nhà và các công trình xây dựng.
- Điều khiển động cơ của các thiết bị như máy bơm, máy khoan, máy cưa và các thiết bị công nghiệp khác.
- Trong các hệ thống sản xuất công nghiệp như hệ thống điều khiển tự động và các hệ thống lò hơi, máy nén khí, máy nén lạnh…
Thiết bị đo dòng điện xoay chiều
Hiện nay, trên thị trường có 2 thiết bị đo dòng điện xoay chiều được sử dụng phổ biến dưới đây:
- Ampe kìm
Là thiết bị được sử dụng để đo dòng điện xoay chiều lên đến cường độ 2000A với ưu điểm đo được nhiều thông số khác nhau, độ chính xác cao, nhanh chóng. Đặc biệt, thao tác thực hiện khá đơn giản chỉ cần đặt kìm quanh dây dẫn dòng điện mà không cần phải cắt mạch.
Nguyên lý hoạt động khi dòng điện chạy qua cuộn dây, cảm biến điện từ sẽ tạo ra một tín hiệu tương tự với giá trị tương ứng với dòng điện đo. Sau đó, tín hiệu này được chuyển đổi và hiển thị trên màn hình của ampe kìm. Bên cạnh đo dòng điện xoay chiều trong hệ thống điện lực, điện tử, công nghiệp… còn đo được điện áp, điện trở, tần số…
- Đồng hồ vạn năng
Đây là một trong những thiết bị được sử dụng đo dòng điện xoay chiều phổ biến, thông dụng. Với khả năng đo các thông số điện, bao gồm cả dòng điện xoay chiều (AC), dòng điện xoay chiều lên đến 1000A. Đồng hồ điện năng được sử dụng để đo điện áp, đo thông mạch, đo điện trở… Tuy nhiên, cần lưu ý với phạm vi dòng điện lớn cần kiểm tra thông số kỹ thuật của đồng hồ xem có đáp ứng được không trước khi sử dụng.
Kết luận
Bài viết trên đây chúng tôi đã tổng hợp những thông tin chi tiết về dòng điện xoay chiều. Hy vọng sẽ cung cấp được nhiều kiến thức hữu ích cho các bạn để vận dụng dòng điện xoay chiều vào thực tế một cách hiệu quả, an toàn.