Dòng điện 1 chiều là gì? Công thức tính dòng điện 1 chiều

Dòng điện 1 chiều hay còn là dòng chuyển động của các hạt electron mang điện, chúng chuyển động theo một hướng nhất định từ dương sang âm
Dòng điện 1 chiều là dòng chuyển động của các hạt Electron mang điện, chúng chuyển động theo một hướng nhất định từ dương sang âm hoặc dòng chuyển động của các điện tử tự do. Đó là tất cả những gì cơ bản nhất về dòng điện 1 chiều, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu cụ thể hơn về các tính chất của chúng qua hình ảnh dưới đây nhé!

cach-do-dong-dien-1-chieu


Dòng điện một chiều (Direct Current) hay còn được gọi tắt là dòng DC. Đây là dòng điện của các nguồn điện một chiều như pin, ắc quy… Trong bài viết này, chúng ta sẽ cùng nhau đi tìm hiểu về khái niệm dòng điện 1 chiều là gì, những tính chất, cách đo, nguồn điện 1 chiều ví dụ, ưu điểm của dòng điện 1 chiều, tác dụng của dòng điện một chiều.

Khi nhìn vào hình ở trên, bạn có thể thấy rằng điện áp của dòng điện 1 chiều sẽ luôn ở cực dương hoặc liên tục theo thời gian. Trong khi đó, điện áp của dòng điện xoay chiều lại luôn thay đổi từ cực dương sang 0 đến cực âm và ngược lại. Hay nói cách khác, ta dễ dàng thấy được điện áp của dòng 1 chiều sẽ luôn ổn định, còn điện áp tại dòng điện xoay chiều thì sẽ luôn thay đổi theo biểu đồ hình sin.

Vậy, dòng điện một chiều sẽ có nghĩa là dòng của các hạt electron luôn di chuyển theo một hướng nhất định trong một khoảng thời gian. Tức là, dòng điện một chiều sở hữu điệp áp không thay đổi, hoàn toàn đối nghịch với dòng điện xoay chiều sở hữu điện áp luôn luôn thay đổi.

Nguồn điện 1 chiều ví dụ: Ví dụ: xe điện chạy bằng pin. Các tòa nhà thương mại và gia đình: nguồn điện một chiều được sử dụng trong nhiều ứng dụng điện áp thấp như sạc pin điện thoại. Dòng DC dùng để chiếu sáng khẩn cấp, camera an ninh, … Trong giao tiếp: nguồn cung cấp 48V DC được sử dụng.

Ưu, nhược điểm của động cơ điện một chiều

Động cơ điện một chiều giữ vị trí thứ 5 trong công nghiệp giao thông vận tải, và các thiết bị cần điều khiển tốc độ quay liên tục trong phạm vi lớn (vd: trong máy cán thép, máy công cụ lớn, đầu máy điện…). 

Tuy nhiên so với động cơ không đồng bộ để chế tạo động cơ điện một chiều cùng kích thước thì giá thành lớn hơn do sử dụng nhiều kim loại màu, bảo quản, chế tạo cổ góp phức tạp.Nhưng máy điện một chiều vẫn không thể thiếu trong nền sản xuất hiện đại nhờ các ưu điểm của nó.

Ưu điểm của động cơ điện một chiều là dùng làm động cơ điện hay máy phát điện trong nhiều điều kiện làm việc khác nhau. Nhưng ưu điểm lớn nhất của động cơ điện một chiều đó là điều chỉnh, thay đổi tốc độ và khả năng làm việc trong điều kiện quá tải. Động cơ điện một chiều không những có thể điều chỉnh rộng và chính xác , mạch điều khiển đơn giản hơn đồng thời lại đạt chất lượng cao so với động cơ điện không đồng bộ.

Động cơ điện một chiều có nhược điểm chủ yếu là có hệ thống cổ góp - chổi than nên vận hành kém độ chính xác và không đảm bảo an toàn an toàn trong các môi trường rung chấn, dễ cháy nổ.

Tác dụng của dòng điện một chiều

  • Dòng điện một chiều để chiếu sáng: Tất cả các loại đèn pin này đều dùng nguồn điện một chiều để chiếu sáng bởi năng lượng được tích tụ trong nguồn năng lượng PIN khô hoặc pin sạc. Đèn pin hoạt động dựa vào nguyên lý dòng điện một chiều cung cấp năng lượng cho bóng đèn dùng thể phát sáng.
  • Dòng điện một chiều dùng sạc thiết bị điện tử: Ít có ai biết rằng điện thoại di động chúng ta thường dùng hằng ngày chính là dùng điện một chiều bởi nó được cắm sạc trực tiếp từ nguồn điện xoay chiều. Ngay đầu cắm sạc chính là đầu chuyển nguồn AC thành DC trước khi vào điện thoại. Nhờ sự chênh lệch điện áp giữa dòng điện ổ cắm sạc và dòng điện trong điện thoại mà điện thoại được nạp đầy một cách nhanh chóng phụ thuộc vào công suất đầu sạc.

Ứng dụng của dòng điện 1 chiều trong đời sống

Sau khi đã hiểu được về định nghĩa chuẩn nhất về dòng điện một chiều, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu xem chúng có những ứng dụng gì đối với cuộc sống mà được sử dụng phổ biến đến vậy nhé!

Nếu bạn chú ý một chút, bạn có thể sẽ phát hiện ra rất nhiều dòng điện 1 chiều xung quanh nơi mà bạn đang sinh sống. Và ứng dụng của loại dòng điện này trong cuộc sống phải kể đến như:
  • Được sử dụng trong mạ điện, đúc điện và sản xuất các loại hóa chất khác.
  • Ứng dụng dòng điện 1 chiều vào điện phân các chất hóa học. 
  • Sử dụng dòng điện 1 chiều cho các thiết bị vô tuyến. 
  • Ứng dụng điện 1 chiều nhằm chạy xe điện, hay các loại xe được chạy bằng năng lượng ắc quy.
  • Nạp lại năng lượng cho pin hoặc ắc quy. 

Mặc dù chúng ta có thể ứng dụng điện xoay chiều thay vì sử dụng dòng điện 1 chiều. Tuy nhiên, việc sử dụng dòng điện 1 chiều sẽ giúp gia đình, doanh nghiệp tiết kiệm năng lượng cũng như tiết kiệm chi phí nhất. 

Do đó, dòng điện 1 chiều này đang có xu hướng thay thế dần, nhưng tại một số trường hợp nhất định, chúng ta vẫn bắt buộc cần dùng đến điện 1 chiều này.

Một số cách truyền thống tạo ra dòng điện 1 chiều

Trên thực tế, chúng ta có rất nhiều cách để có thể tạo ra dòng điện 1 chiều. Dưới đây sẽ là 3 cách tạo ra dòng điện 1 chiều có hiệu quả về kinh tế cũng như phổ biến nhất hiện nay ngay sau đây!.

Cách 1: Điều chỉnh lưu nửa chu kỳ

Với cách đầu tiên này, chúng ta sẽ điều chỉnh dòng điện xoay chiều biến thành dòng 1 chiều. Việc mà ta cần làm là sử dụng một thiết bị mà chỉ cho dòng điện chạy qua nó theo 1 chiều cố định. 

Khi đó, ở nửa chu kỳ của dòng điện xoay chiều, dòng điện sẽ đi qua được thiết bị, còn nửa chu kỳ còn lại thì dòng điện không được phép đi qua. Chỉ có như vậy, chúng ta mới tạo ra được một dòng điện 1 chiều như mong muốn.

Thiết bị mà bạn có thể sử dụng trong trường hợp này chính là thiết bị chỉnh lưu. Một ví dụ đơn giản tiêu biểu cho thiết bị này chính là một diode bán dẫn. Thiết bị chỉnh lưu này sẽ được mắc nối trực tiếp với tải tiêu thụ của một mạch điện.

Bởi dòng điện 1 chiều này không được liên tục sử dụng nên việc ứng dụng còn cách này vẫn gặp nhiều hạn chế. Vì thế, phương pháp này sẽ chỉ chủ yếu dùng để nạp ắc quy.

Cách 2: Điều chỉnh hai nửa chu kì 

Với cách này, chúng ta có thể điều chỉnh được cả 2 chu kì của dòng điện xoay chiều. Bằng việc sử dụng 4 diode bán dẫn, chúng ta sẽ miêu tả quá trình điều chỉnh dòng điện xoay chiều thành dòng điện 1 chiều như sau: 
  • Tại nửa chu kỳ đầu của dòng điện xoay chiều, dòng điện vẫn sẽ đi qua theo 1 chiều như chiều ban đầu của hệ thống mạch điện. 
  • Tại nửa chu kỳ sau, dòng điện sẽ được điều chỉnh lại để sao cho cùng chiều với chiều của dòng điện.

Như vậy, kết quả mà chúng ta được sẽ là một dòng điện 1 chiều gần như liên tục. Và người ta cũng gọi những thiết bị được sử dụng trong cách tạo ra điện 1 chiều này là bộ lọc. 

Với các bộ lọc tốt, chúng sẽ cho sự liên tục của dòng điện tốt hơn so cách thứ nhất. Bởi vậy, việc ứng dụng phương pháp điều chỉnh hai nửa chu kỳ sẽ phổ biến và có tính kinh tế hơn. 

Cách 3: Sử dụng máy phát điện một chiều 

Cách thứ 3 mà Thợ Sửa Xe muốn đề cập tới chính là sử dụng đến máy phát điện một chiều. Chiếc máy này có nguyên tắc hoạt động y như một chiếc máy xoay chiều 1 pha. Tuy nhiên, chúng khác nhau ở cách đưa dòng điện ra ngoài mạch điện như thế nào. 

Với những loại máy phát điện 1 chiều, dòng điện bên trong chính là dòng điện điều hòa. và bộ phận đưa điện ra ngoài của chúng là 2 vành khuyên. 

Tuy nhiên, chính 2 vành khuyên của máy phát điện 1 chiều này lại có 1 khe nhỏ cách điện. Vì vậy, nếu lắp cho máy thêm 1 khung dây, thì chúng sẽ cho dòng điện như cách tạo ra dòng điện 1 chiều đầu tiên.

Do đó, các loại máy phát điện 1 chiều sẽ có số khung nhiều và được đặt lệch nhau. Từ đó, chúng ta sẽ dễ dàng thu được một dòng điện liên tục tốt nhất. 

Những cách để đo dòng điện 1 chiều chuẩn xác nhất là gì?

Cách 1: Đo dòng điện 1 chiều bằng Ampe kìm

Để đo được dòng tải của DC một cách nhanh chóng và dễ dàng nhất, chúng ta nên là tìm mua một đồng hồ ampe kìm, có thể đo được dòng DC. Với cách này, chúng ta có thể đọc trực tiếp được dòng tải mà điện 1 chiều đang hoạt động. 

Tuy nhiên, chúng ta chỉ xem được dòng tải chứ không thể giám sát hoặc điều khiển được chúng. Để làm được điều đó, chúng ta phải dùng đến cách khác.

Cách 2: Đo dòng bằng điện trở Shunt

Một trong những cách mà bạn có thể đo DC hiệu quả nhất trong thực tế chính là đo dòng của điện trở Shunt mắc nối trực tiếp trên tải. Thông qua bộ chuyển đổi mang tên K109LV, hệ thống sẽ khuếch đại giá trị mV của điện trở Shunt biến thành tín hiệu 4-20mA.

Thông qua tín hiệu Analog 4-20mA, chúng ta có thể truyền những tín hiệu về màn hình hiển thị S311A-4-H. Màn hình này sẽ có nhiệm vụ hiển thị các giá  trị dòng điện khi qua tải hoặc đưa tín hiệu về PLC để dễ dàng điều chỉnh.

Cách 3: Dùng cảm biến Hall đo dòng điện 1 chiều

Cảm biến Hall đo dòng điện một chiều là một loại cảm biến mới xuất hiện trên thị trường không lâu. Dựa vào nguyên lý cảm biến mà Hall có thể đo được dòng điện. Cảm biến Hall tuy có vẻ đơn giản, thế nhưng chúng lại tỏ ra vô cùng hiệu quả trong việc đo dòng điện DC.

Dựa vào nguyên lý của cảm biến Hall, các nhà sản xuất đã cho ra một loại cảm biến dòng đo được điện DC, tương tự như biến của dòng CT đo dòng AC. Từ đó, một kỷ nguyên mới nhờ việc đo dòng DC đã ra đời, phục vụ trực tiếp cho ngành công nghiệp như: xi mạ,  pin năng lượng mặt trời, điện gió hay giám sát Motor DC có tải lớn,...

Ưu điểm lớn nhất của việc dùng cảm biến dòng CT để đo dòng DC chính là giá thành. Chúng có mức giá rất thấp so với thị trường và hiệu quả khi sử dụng điện trở Shunt hay bộ chuyển đổi điện trở Shunt sang analog 4-20mA.

Công thức tính dòng điện 1 chiều

Công thức tính cường độ dòng điện 1 chiều không đổi: I = q/t (A). Tại đó: I là cường độ dòng điện 1 chiều. q là điện lượng đi qua tiết diện dây dẫn.

Tổng hợp một số câu hỏi thường gặp về dòng điện một chiều

Dòng điện 1 chiều có giật hay gây nguy hiểm không?

Để biết được dòng điện một chiều có giật hay không sẽ phụ thuộc vào 2 yếu tố sau: 
  • Điện áp 
  • Cường độ dòng điện

Nếu 2 yếu tố này đồng thời vượt lên một ngưỡng cao nhất định, thì nguy cơ giật điện và  ảnh hưởng đến tính mạng con người là điều khó tránh khỏi

Điện áp bao nhiêu thì sẽ gây chết người?

Điện áp được hiểu là mức giá trị điện cho phép mà con người có thể chịu đựng được. Chúng tùy thuộc vào công suất nguồn, khả năng bảo đảm an toàn của trang thiết bị và đồ bảo hộ,... Ngoài ra, chúng ta còn cần lưu ý đến xác suất có thể xảy ra như mức điện áp trên 40V được đánh giá là một mức điện gây nguy hiểm cho con người

Cường độ dòng điện mạnh bao nhiêu sẽ gây chết người?

Cường độ dòng điện tức là trị số dòng điện đi qua cơ thể con người. Đây được coi là yếu tố trực tiếp quyết định tới độ nguy hiểm của tính mạng của chúng ta.

Qua nhiều nghiên cứu và phân tích cho thấy, mức cường độ nhỏ hơn 10mA sẽ là giá trị an toàn cho người. Đồng thời, mức cường độ dao động từ 30mA trở nên sẽ có khả năng gây nguy hiểm tính mạng rất cao.

Hiện nay, nước ta có một số nguồn điện 1 chiều đã đạt được các thông số điện áp và cường điện như trên. Vì vậy, chúng có thể xảy ra trường hợp không mong muốn trên dòng điện 1 chiều như gây tê giật, hay thậm chí là gây chết người.

Như vậy, chúng ta đã cùng nhau tìm hiểu khá đầy đủ và chi tiết về dòng điện một chiều. Hy vọng sau bài viết này, bạn đã hiểu được định nghĩa về dòng điện 1 chiều là gì, cách đo và các cách để có thể tạo ra dòng điện 1 chiều đó. Mong rằng đây sẽ là nguồn tham khảo hữu ích đối với các bạn. Cảm ơn bạn đã theo dõi bài viết của thanhcadu.com để cập nhật trend hot và bài viết hướng dẫn kiếm tiền online đầy thú vị.