Sụt áp là gì? Nguyên nhân và phân loại sụt áp thường gặp

Sụt áp là một vấn đề phổ biến trong các hệ thống điện, đặc biệt khi khoảng cách truyền tải xa hoặc dây dẫn không đạt tiêu chuẩn, ảnh hưởng trực tiếp to lớn đến các hoạt động sản xuất và sinh hoạt. Hiểu rõ sụt áp là gì, nguyên nhân và cách khắc phục sẽ giúp đảm bảo hiệu suất hoạt động của thiết bị và sự an toàn cho toàn bộ hệ thống điện.

Sụt áp là gì?

Sụt áp (tiếng Anh: voltage drop) là hiện tượng điện áp bị giảm trên đường truyền tải điện năng, từ nguồn cấp đến thiết bị tiêu thụ. Nói đơn giản, khi dòng điện di chuyển, một phần năng lượng bị mất đi dưới dạng nhiệt, khiến điện áp tại điểm tiêu thụ thấp hơn so với nguồn cung cấp. 

Sự giảm điện áp này xảy ra do điện trở hoặc trở kháng của dây dẫn, làm cho một phần điện năng bị tiêu hao trên đường đi. Kết quả là thiết bị nhận được điện áp thấp hơn so với điện áp đầu nguồn, có thể dẫn đến hiệu suất kém, hoạt động không ổn định hoặc hư hỏng.

Hiện tượng này phổ biến trong các hệ thống điện, đặc biệt ở công trình xây dựng, nhà máy, hoặc trang trại sử dụng nhiều thiết bị công suất lớn.

Dấu hiệu điện bị sụt áp 

Hiện tượng sụt áp điện có thể gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu suất và tuổi thọ của thiết bị điện. Dưới đây là một số dấu hiệu phổ biến cho thấy hệ thống điện đang bị sụt áp:

• Thiết bị điện hoạt động yếu hoặc không ổn định: Đèn chiếu sáng bị mờ, quạt quay chậm, các thiết bị điện gia dụng như tủ lạnh, máy giặt, điều hòa hoạt động không đủ công suất, thường xuyên tự ngắt hoặc khởi động lại.

• Thiết bị dễ bị nóng hoặc hư hỏng: Khi điện áp thấp hơn mức cần thiết, thiết bị buộc phải hoạt động với cường độ cao hơn để bù đắp, dẫn đến tình trạng quá nhiệt và có nguy cơ hư hỏng linh kiện.

• Hiệu suất máy bơm nước suy giảm: Máy bơm không đủ áp lực để đẩy nước lên cao, thời gian bơm lâu hơn bình thường dù máy vẫn hoạt động.

• Điện áp không ổn định vào giờ cao điểm: Điện yếu rõ rệt vào buổi tối hoặc thời điểm nhiều hộ dân cùng sử dụng thiết bị điện, đặc biệt tại khu vực có hạ tầng điện yếu hoặc dây dẫn không đảm bảo.

• Một số thiết bị không thể khởi động: Các thiết bị công suất lớn như máy hàn, máy nén khí, máy lạnh trung tâm có thể không khởi động được hoặc thường xuyên bị ngắt khi điện áp không đủ.

Nguyên nhân bị sụt áp là gì?

Sụt áp là kết quả của nhiều yếu tố liên quan đến thiết kế, vận hành và điều kiện tải của hệ thống điện. Một số nguyên nhân phổ biến bao gồm:

• Dây dẫn dài hoặc có tiết diện nhỏ làm tăng điện trở, gây mất điện áp đáng kể. 

• Các thiết bị công suất cao (máy bơm, động cơ, máy hàn) làm tăng cường độ dòng điện, dẫn đến sụt áp nghiêm trọng hơn.

• Đấu nối lỏng lẻo, dây dẫn cũ, hoặc thiết bị xuống cấp làm tăng điện trở, gây mất điện áp.

• Nguồn điện không ổn định, điện lưới yếu hoặc máy phát điện công suất thấp không đủ đáp ứng nhu cầu, dẫn đến sụt áp.

Hậu quả khi điện bị sụt áp 

Sụt áp gây ra nhiều vấn đề nghiêm trọng:

• Giảm hiệu suất thiết bị, đặc biệt ảnh hưởng lớn trong trang trại hoặc công trình xây dựng.

• Điện áp thấp khiến thiết bị quá nhiệt, giảm tuổi thọ, hoặc thậm chí gây cháy nổ.

• Ảnh hưởng sản xuất, chậm tiến độ, gián đoạn dây chuyền, tăng chi phí sửa chữa và vận hành.

• Sụt áp có thể gây chập điện, hỏa hoạn, hoặc nguy hiểm cho công nhân tại công trường.

Công thức tính độ sụt áp và bảng tra độ sụt áp 

Trong thực tế thi công, thay vì sử dụng các công thức lý thuyết phức tạp, người ta thường áp dụng hệ số sụt áp tiêu chuẩn để tính nhanh độ sụt áp trên mỗi km chiều dài dây dẫn cho 1A dòng điện.

NẾU:

• Dạng tải: Động cơ (cosφ ≈ 0.8) hoặc chiếu sáng (cosφ ≈ 1.0)

• Loại hệ thống: 1 pha hay 3 pha

THÌ:

Công thức tính độ sụt áp: ∆U = K x IB x L (V) (*)

Trong đó: 

K: dựa trong bảng tra độ sụt áp ở bên dưới.

IB: dòng điện cực đại (A)

L: chiều dài dây dẫn (km)

Bảng tra độ sụt áp:

Các loại sụt áp thường gặp

Sụt áp trong dòng điện một chiều

Trong mạch điện một chiều với nguồn điện 9V, gồm ba điện trở nối tiếp có giá trị 67 Ω, 100 Ω, 470 Ω và một bóng đèn, sụt áp là hiện tượng không thể tránh khỏi. Mỗi thành phần trong mạch, từ dây dẫn đến bóng đèn, đều có điện trở phụ thuộc vào chiều dài, tiết diện và vật liệu chế tạo.

Khi đo điện áp giữa nguồn và điện trở đầu tiên (67 Ω), giá trị điện áp tại điện trở này sẽ thấp hơn 9V do một phần năng lượng bị hao phí khi dòng điện truyền qua dây dẫn. Độ sụt áp tăng tỷ lệ thuận với giá trị điện trở và cường độ dòng điện: điện trở càng lớn hoặc dòng điện càng cao, sụt áp càng đáng kể.

Theo định luật Ohm, sụt áp trong mạch một chiều được tính bằng công thức V = I × R, trong đó V là điện áp sụt (Volt), I là cường độ dòng điện (Ampe), và R là điện trở (Ohm). Công thức này cho phép tính toán chính xác mức sụt áp, giúp tối ưu hóa thiết kế và vận hành hệ thống điện một cách hiệu quả.

Sụt áp trong dòng điện xoay chiều 

Trong mạch điện xoay chiều, sụt áp không chỉ do điện trở gây ra như trong mạch một chiều, mà còn chịu ảnh hưởng bởi điện kháng – yếu tố đặc trưng cho khả năng cản trở dòng điện biến thiên theo thời gian. Tổng hợp giữa điện trở và điện kháng tạo nên đại lượng gọi là trở kháng (Z), quyết định mức độ sụt áp trong mạch.

Giá trị trở kháng phụ thuộc vào tần số dòng điện, tính chất vật liệu dẫn điện (đặc biệt là độ từ thẩm), cũng như kích thước và chiều dài dây dẫn. Các yếu tố này ảnh hưởng đến khả năng truyền tải và gây ra tổn hao điện áp.

Tương tự định luật Ohm trong dòng điện một chiều, mối quan hệ trong mạch xoay chiều được biểu diễn bằng công thức: E = I x Z

Trong đó:

- E là sụt áp

- I là dòng điện

- Z là trở kháng

Như vậy, độ sụt áp trong mạch xoay chiều chính là tích của dòng điện và trở kháng toàn phần của mạch điện.

Cách khắc phục sụt áp nhanh chóng và hiệu quả

Để giảm thiểu sụt áp và đảm bảo hệ thống điện ổn định, bạn có thể áp dụng các giải pháp sau:

• Chọn dây dẫn phù hợp: Sử dụng dây có tiết diện lớn (ví dụ: 4mm² hoặc 6mm² cho công trình) và rút ngắn chiều dài dây để giảm điện trở. Dây đồng ưu tiên hơn dây nhôm do điện trở suất thấp hơn.

• Giảm tải tiêu thụ: Tắt bớt thiết bị không cần thiết hoặc phân bổ thời gian sử dụng để tránh dòng điện quá lớn.

• Lắp đặt thiết bị ổn áp: Sử dụng máy ổn áp hoặc biến áp (như Lioa, Schneider) để duy trì điện áp ổn định, đặc biệt ở trang trại hoặc nhà máy.

• Sử dụng máy phát điện dự phòng: Đầu tư máy phát điện từ Cummins,Yuchai, Dianyo, Mitsubishi,   (20kVA-2500kVA) để cung cấp nguồn điện ổn định, kết hợp tủ ATS cho chuyển nguồn tự động.

• Bảo trì hệ thống điện: Kiểm tra định kỳ dây dẫn, đầu nối và thiết bị; thay thế dây cũ hoặc đấu nối kém để giảm điện trở.

Sử dụng máy phát điện dự phòng khi sụt áp

Kết luận

Sụt áp là hiện tượng không thể tránh khỏi nhưng có thể kiểm soát thông qua việc áp dụng công thức tính độ sụt áp và sử dụng bảng tra để chọn dây dẫn phù hợp. Hiểu rõ các loại sụt áp trong dòng điện một chiều và xoay chiều, cùng với các giải pháp khắc phục như dùng dây tiết diện lớn, máy ổn áp, hoặc máy phát điện, sẽ giúp bạn duy trì hệ thống điện ổn định, an toàn. Liên hệ ngay với Điện Trung Hà Nội để được hỗ trợ và giải đáp.