Điện áp rơi là gì? Tìm hiểu và cách tính điện áp rơi trên đường dây điện

Voltage drop, điện áp rơi hay sụt điện áp trên dây dẫn là hiện tượng hao hụt điện năng tiêu thụ trên đường dây dẫn điện. Đây là hiện tượng luôn luôn sảy ra trong quá trình điện năng đường truyền tải đi xa. Trong bài viết dưới đây, cùng mình tìm hiểu thêm về hiện tượng điện áp rơi là gì? Công thức và cách tính điện áp rơi như thế nào.

Điện áp rơi là gì?

Khi dòng điện di chuyển qua một dây dẫn, nó được đẩy bởi điện thế (điện áp) và nó cần vượt qua một mức áp suất ngược nhất định do dây dẫn gây ra. Điện áp rơi là lượng điện thế (điện áp) bị mất do áp suất ngược lại của dây dẫn. Nếu dòng điện xoay chiều, áp suất ngược lại như vậy được gọi là trở kháng.

Trở kháng là một vectơ, hoặc đại lượng hai chiều, bao gồm điện trở và điện kháng (phản ứng của điện trường tích hợp với sự thay đổi của dòng điện). Nếu dòng điện một chiều, áp suất ngược lại được gọi là điện trở.

Sự sụt giảm điện áp quá mức trong mạch điện có thể khiến đèn nhấp nháy hoặc cháy mờ, bộ sưởi làm nóng kém và động cơ chạy nóng hơn bình thường và bị cháy. Nên giảm điện áp dưới 5% trong điều kiện đầy tải. Điều này có thể đạt được bằng cách chọn dây phù hợp và cẩn thận khi sử dụng dây nối dài và các thiết bị tương tự.

4 lý do xảy ra hiện tượng điện áp rơi

Đầu tiên là việc lựa chọn chất liệu làm dây. Bạc, đồng, vàng và nhôm là một trong những kim loại có tính dẫn điện tốt nhất. Đồng và nhôm là những vật liệu phổ biến nhất được sử dụng cho dây điện do giá tương đối thấp so với bạc và vàng. Đồng là chất dẫn điện tốt hơn nhôm và sẽ ít bị sụt điện áp hơn nhôm đối với chiều dài và kích cỡ dây nhất định.

Tiếp đến, đó là kích thước hay tiết diện dây dẫn. Kích thước dây là một yếu tố quan trọng khác trong việc xác định điện áp rơi. Cỡ dây lớn hơn (loại có đường kính lớn hơn) sẽ ít bị sụt áp hơn so với cỡ dây nhỏ hơn có cùng chiều dài.

Ví dụ như, trong một đường dây dẫn điện dài 2m. Sợi dây dẫn điện A có đường kính là phi 10, còn dây còn lại là phi 5. Thì lúc này, điện trở kháng trên dây dẫn A sẽ nhỏ hơn gấp 2 lần điện trở kháng của dây B. Lý do vì sao thì bạn hãy đọc phần công thức cách tính phía dưới nhé.

Yếu tố thứ 3 đó là chiều dài dây. Dây ngắn hơn sẽ ít bị sụt áp hơn so với dây dài hơn cho cùng một kích cỡ dây. Sụt áp trở nên quan trọng khi chiều dài của dây hoặc cáp trở nên rất dài. Thông thường, đây không phải là vấn đề đối với mạch điện trong nhà, nhưng có thể trở thành vấn đề khi chạy dây dẫn đến nhà phụ, máy bơm giếng, v.v.

Cuối cùng, lượng dòng điện được mang có thể ảnh hưởng đến mức sụt áp. Sự gia tăng dòng điện qua dây dẫn đến sự sụt giảm điện áp tăng lên. Khả năng mang dòng điện thường được gọi là độ khuếch đại, là số lượng electron tối đa có thể được đẩy cùng một lúc – từ độ khuếch đại là viết tắt của công suất ampe.

Cách tính điện áp rơi trên đường dây

Để có thể tính toán được điện áp rơi trên đường dây dẫn là bao nhiêu. Chúng ta sẽ quan tâm về hai vấn đề. Đó là cách tính giá trị điện trở dây dẫn và tính điện áp. Cùng mình tìm hiểu cách tính dựa vào công thức vật lý chúng ta đã từng học này nhé.

Hiên nay, đối với tiêu chuẩn sự hao hụt điện áp NEC thì sự hao hụt như sau:

• Mạch nhánh: Dây dẫn mạch nhánh phải có kích thước phù hợp để sụt áp tối đa là 3%. Tổng sụt áp tối đa khi kết hợp mạch nhánh và bộ cấp nguồn không được vượt quá 5%.
• Dây trung chuyển (Feeders): Dây dẫn trung chuyển phải có kích thước để ngăn điện áp giảm tối đa là 3%. Tổng sụt áp tối đa khi kết hợp mạch nhánh và bộ cấp nguồn không được vượt quá 5%.
• Bộ chuyển đổi pha: Đột sụt áp từ nguồn điện đến bộ chuyển đổi pha không được vượt quá 3%.

Tính điện trở dây dẫn điện

Với công thức tính điện trở tỉ lệ thuận với điện trở suất và chiều dài dây dẫn, và tỉ lệ nghịch với tiết diện dây dẫn. Theo như công thức dưới đây:

Trong đó: R là giá trị điện trở (Ohm).

            p là điện trở suất. Đây là hệ số cản sở dòng điện bởi vật liệu. Hiên nay, có thể tra số này theo bảng điện trở suất dây dẫn.

            l là chiều dài dây dẫn (m).

           s là tiết diện dây dẫn (diện tích đường kính của dây dẫn – m2).

Tính điện áp rơi dòng 1 pha

Với dòng 1 pha, chúng ta sẽ tính giá trị điện áp rơi như sau:

Trong đó: V drop là điện áp rơi (V)

                 I là dòng điện chạy trong dây dẫn (A)

                 R là điện trở dây dẫn (Ohm)

                 L là chiều dài dây dẫn (meters)

Ví dụ như nếu dòng điện I = 10A, R = 0.75 Ohm và chiều dài dây dẫn là 20m. Kết quả sẽ là:

Tính điện áp rơi dòng 3 pha

Với dòng 3 pha, chúng ta tính với công thức gần như tương tự:

Ví dụ như là dòng điện 3 pha sử dụng dây dẫn điện với thông số như: I = 10A, R = 0,86 Ohm và chiều dài l = 10m thì:

Tổng kết

Tóm lại điện trở rơi sẽ luôn sảy ra trong quá trình đấu nối điện giữa thiết bị này đến thiết bị khác. Để có thể giảm thiểu khả năng này, chúng ta chỉ còn cách tính chọn loại dây dẫn điện nào sao cho nó phù hợp. Để tránh khỏi việc điện áp rơi quá lớn.

Xem thêm bài viết:Điện trở là gì? – Tìm hiểu nguyên lý – Cấu tạo – Các loại điện trở thông dụng