Thuật ngữ về tần số

Trước khi tìm hiểu về tần số dòng điện, bạn cần làm quen với một số thuật ngữ và khái niệm cơ bản về sóng và tần số.

● Sóng: Sóng là sự dao động lan truyền trong không gian, mang theo năng lượng. Nó truyền năng lượng, chứ không phải vật chất, từ điểm này sang điểm khác. Ví dụ, sóng âm thanh, sóng điện từ.

● Chu kỳ sóng: Một chu kỳ sóng đề cập đến một dạng sóng hoàn chỉnh, từ một điểm cụ thể trong sóng đến một điểm tương tự trong sóng tiếp theo.

● Bước sóng: Bước sóng (λ) là khoảng cách giữa hai điểm liên tiếp trong một sóng cùng pha (ví dụ: từ đỉnh này đến đỉnh tiếp theo, hoặc từ đáy này đến đáy tiếp theo của sóng). Đơn vị bước sóng thường tính bằng mét (m).

● Vận tốc sóng: Vận tốc sóng (v) biểu thị tốc độ sóng truyền qua một môi trường cụ thể. Đơn vị vận tốc sóng thường tính bằng mét/giây (m/s).

● Khoảng thời gian: Thời gian (t) để một chu kỳ sóng hoàn chỉnh xảy ra được gọi là khoảng thời gian. Nó được đo bằng giây (s).

● Tần số: Tần số (ký hiệu chữ f) là tần suất số lần lặp lại của một sự việc, hiện tượng trong một khoảng thời gian xác định. Đơn vị đo tần số là hertz (Hz), được đặt theo tên của nhà vật lý người Đức Heinrich Rudolf Hertz. 1 Hz biểu thị một chu kỳ sóng trong mỗi giây.

●Phổ điện từ: Phổ điện từ là một dải tần số rộng, từ tần số cực thấp (ELF - extremely low frequencies) đến tần số cực cao (EHF - extremely high frequencies). Phổ điện từ có 7 loại sóng: sóng vô tuyến (sóng radio), sóng viba (vi sóng), tia hồng ngoại, ánh sáng nhìn thấy, tia cực tím (tia UV), tia X, tia gamma.

Công thức tính tần số

Công thức cơ bản để tính tần số khá đơn giản:

● Tần số (f) = 1 / khoảng thời gian (T)

Mối quan hệ nghịch đảo giữa tần số và khoảng thời gian cho thấy rằng khi khoảng thời gian tăng lên thì tần số sẽ giảm và ngược lại.

Có một công thức khác mà bạn có thể sử dụng để tính tần số:

● Tần số (f) = Vận tốc sóng (v) : Bước sóng (λ)

Hiểu được hai công thức tần số trên sẽ giúp bạn giải thích được hành vi của sóng trong các bối cảnh khác nhau.

Tần số dòng điện

Tần số là một yếu tố rất quan trọng trong hệ thống điện xoay chiều. Chẳng hạn, các thiết bị điện gia dụng như nồi cơm điện, tivi, tủ lạnh, máy giặt, máy lạnh,… thường ghi thông số trên thiết bị là 220V - 60Hz hay 220V - 50Hz. Ý nghĩa của những thông số này là gì?

Tần số dòng điện 50Hz, nghĩa là trong một giây dòng điện sẽ được lặp lại khoảng 50 lần. Tương tự, với tần số dòng điện 60Hz, nghĩa là trong một giây dòng điện sẽ được lặp lại khoảng 60 lần.

Một số khác nhau giữa tần số 50Hz và 60Hz:

● Về tốc độ, tần số 60Hz có tốc độ nhanh hơn tần số 50Hz. Vì thế, các thiết bị có tần số 60Hz cần được bảo vệ tốt hơn, có các thiết bị đóng cắt nhanh hơn.

● Về khả năng truyền tải, trong 1 giây, giá trị hiệu dụng của dòng điện tần số 60Hz sẽ lớn hơn so với tần số 50Hz, dẫn đến sự khác nhau về momen đầu trục của 2 dòng điện.

● Đối với động cơ, máy phát có tần số 60Hz sẽ chạy với tốc độ nhanh hơn. Do đó, hệ thống cơ khí phải thiết kế tốt hơn, đắt tiền hơn do phải tính toán lực ly tâm và lực ma sát cao hơn.

Một motor có tần số là 220V - 60Hz sử dụng trong hệ thống điện 220V - 50Hz, nó vẫn hoạt động được khi tải thấp. Nhưng khi tải nặng thì motor hoạt động không đủ công suất thiết kế và sẽ nóng hơn. Hoặc bạn có amplier hàng Nhật, tần số 60Hz nhưng sử dụng điện tần số 50Hz thì amplier không đạt hiệu quả tối đa, nghe yếu.

Hầu hết các nước ở châu Á, châu Âu sử dụng tần số 50Hz. Trong khi, các nước ở châu Mỹ sử dụng tần số 60Hz. Nhưng tất cả các nước đều có quy định độ lệch tần số trong khoảng ± 0,1 ~ 0,3 Hz.