TÍNH SỤT ÁP ĐIỆN 3 PHA: CÔNG THỨC, CÁCH TÍNH VÀ VÍ DỤ CÁP 50MM²

Tính sụt áp điện 3 pha: Công thức và cách tính chi tiết

Trong quá trình thiết kế hệ thống điện 3 pha, tính sụt áp đường dây là bước quan trọng để lựa chọn tiết diện cáp phù hợp và đảm bảo thiết bị nhận được điện áp ổn định.

Khi dòng điện truyền tải qua một đường dây có điện trở và điện kháng, điện áp ở cuối đường dây sẽ thấp hơn điện áp tại nguồn. Hiện tượng này gọi là sụt áp (Voltage Drop).

Đặc biệt với các hệ thống có đường dây dài, dòng tải lớn hoặc tải động cơ, việc kiểm tra sụt áp càng cần được quan tâm.

Bài viết dưới đây trình bày cách tính sụt áp điện 3 pha theo đúng nội dung trong hình ảnh, với ví dụ:

Cáp đồng 50 mm²
Chiều dài 100 m
Dòng điện 100 A
Điện áp 3 pha 415 V
Điện trở 0,387 Ω/km
Điện kháng 0,08 Ω/km
Hệ số công suất cos φ = 0,8

1. Sụt áp điện 3 pha là gì?

Sụt áp điện 3 pha là mức điện áp bị giảm trên đường dây khi dòng điện chạy từ nguồn đến tải.

Có thể hiểu đơn giản:

Điện áp tại tải = Điện áp nguồn – Độ sụt áp trên đường dây

Nếu đường dây có chiều dài lớn hoặc dòng điện cao, sụt áp có thể tăng lên đáng kể.

Việc tính toán sụt áp giúp:

Lựa chọn tiết diện cáp phù hợp.
Đảm bảo điện áp đến thiết bị.
Hạn chế tổn thất trên đường dây.
Giảm nguy cơ thiết bị hoạt động không ổn định.
Hỗ trợ thiết kế hệ thống điện an toàn và hiệu quả.

2. Dữ liệu đầu vào của bài toán

Theo hình ảnh, bài toán sử dụng các thông số sau:

Thông số	Giá trị
Tiết diện cáp	50 mm²
Vật liệu	Đồng
Chiều dài cáp	100 m = 0,1 km
Dòng điện I	100 A
Điện áp dây – dây Vₗ₋ₗ	415 V
Điện trở R	0,387 Ω/km
Điện kháng X	0,08 Ω/km
Hệ số công suất cos φ	0,8

Do R và X được cho theo đơn vị Ω/km, cần đổi:

$100 m = 0, 1 k m$

Đây là bước cần thiết trước khi đưa dữ liệu vào công thức.

3. Công thức tính sụt áp điện 3 pha

Theo nội dung trong hình, công thức tính sụt áp của mạch điện 3 pha là:

$V_{d} = \sqrt{3} \times I \times L \times (R \cos φ + X \sin φ)$

Trong đó:

Vd: Độ sụt áp, đơn vị V.
I: Dòng điện tải, đơn vị A.
L: Chiều dài cáp, đơn vị km.
R: Điện trở của cáp, Ω/km.
X: Điện kháng của cáp, Ω/km.
cos φ: Hệ số công suất.
sin φ: Hệ số công suất tương ứng.

So với công thức sụt áp của mạch 1 pha, công thức 3 pha có hệ số:

$\sqrt{3}$

để tính toán theo điện áp dây – dây (Line-to-Line Voltage) của hệ thống 3 pha.

4. Tính sin φ khi cos φ = 0,8

Đề bài cho:

$\cos φ = 0, 8$

Ta có:

$\sin φ = \sqrt{1 - \cos^{2} φ}$

Thay số:

$\sin φ = \sqrt{1 - 0, 8^{2}}$ $= \sqrt{1 - 0, 64}$ $= \sqrt{0, 36}$ $\sin φ = 0, 6$

Như vậy:

cos φ = 0,8
sin φ = 0,6

5. Thay số vào công thức tính sụt áp

Các giá trị:

I = 100 A
L = 0,1 km
R = 0,387 Ω/km
X = 0,08 Ω/km
cos φ = 0,8
sin φ = 0,6

Công thức:

$V_{d} = \sqrt{3} \times 100 \times 0, 1 \times (0, 387 \times 0, 8 + 0, 08 \times 0, 6)$

Tính thành phần điện trở:

$0, 387 \times 0, 8 = 0, 3096$

Tính thành phần điện kháng:

$0, 08 \times 0, 6 = 0, 048$

Cộng hai thành phần:

$0, 3096 + 0, 048 = 0, 3576$

Tiếp tục:

$V_{d} = 17, 32 \times 0, 3576$

Suy ra:

$V_{d} \approx 6, 19 V$

Kết quả:

Độ sụt áp của đường dây 3 pha ≈ 6,19 V.

6. Cách tính phần trăm sụt áp

Sau khi xác định được độ sụt áp theo Volt, ta tính phần trăm sụt áp bằng công thức:

$% V_{d} = \frac{V_{d}}{V_{L - L}} \times 100$

Trong đó:

Vd: Độ sụt áp.
Vₗ₋ₗ: Điện áp dây – dây của hệ thống 3 pha.

Với:

$V_{d} = 6, 19 V$ $V_{L - L} = 415 V$

Ta có:

$% V_{d} = \frac{6, 19}{415} \times 100$ $% V_{d} \approx 1, 49 %$

Như vậy, đường dây trong ví dụ có mức sụt áp khoảng 1,49%.

7. Tổng hợp kết quả tính sụt áp

Nội dung	Kết quả
Tiết diện cáp	50 mm²
Vật liệu	Đồng
Chiều dài	100 m
Dòng điện	100 A
Điện áp hệ thống	415 V – 3 pha
Điện trở	0,387 Ω/km
Điện kháng	0,08 Ω/km
cos φ	0,8
sin φ	0,6
Sụt áp	≈ 6,19 V
Phần trăm sụt áp	≈ 1,49%

Theo nội dung hình ảnh, mức sụt áp 1,49% nằm trong giới hạn chấp nhận được 3–5%, vì vậy lựa chọn cáp trong ví dụ được đánh giá là phù hợp.

8. Ví dụ tính sụt áp cáp đồng 50 mm²

Có thể tóm tắt bài toán như sau:

Cáp đồng 50 mm²

⬇️

Chiều dài 100 m

⬇️

Dòng tải 100 A

⬇️

Điện áp 415 V – 3 pha

⬇️

cos φ = 0,8

⬇️

R = 0,387 Ω/km

⬇️

X = 0,08 Ω/km

⬇️

Kết quả:

Sụt áp = 6,19 V

Sụt áp = 1,49%

Đây là mức sụt áp tương đối thấp so với điện áp hệ thống 415 V.

9. Tại sao phải tính sụt áp cho hệ thống điện 3 pha?

Trong hệ thống điện công nghiệp, dòng tải có thể rất lớn. Nếu lựa chọn dây dẫn không phù hợp, sụt áp có thể ảnh hưởng đến hoạt động của thiết bị.

Một số thiết bị đặc biệt nhạy cảm với sụt áp gồm:

Động cơ điện 3 pha
Máy bơm
Máy nén khí
Máy móc sản xuất
Biến tần
Tủ điện điều khiển
Hệ thống HVAC
Thiết bị công nghiệp công suất lớn

Đối với động cơ, điện áp thấp có thể làm thay đổi điều kiện vận hành và ảnh hưởng đến hiệu suất của hệ thống.

10. Những yếu tố ảnh hưởng đến sụt áp 3 pha

10.1. Chiều dài cáp

Chiều dài đường dây càng lớn thì sụt áp càng tăng.

Ví dụ, nếu các điều kiện khác không đổi, tăng chiều dài cáp từ 100 m lên 200 m sẽ làm thành phần sụt áp theo công thức tăng tương ứng.

10.2. Dòng điện tải

Dòng điện càng lớn thì sụt áp càng lớn.

Do đó, những hệ thống có dòng tải cao cần đặc biệt chú ý đến tiết diện dây dẫn.

10.3. Tiết diện dây dẫn

Tiết diện dây lớn thường có điện trở thấp hơn, giúp giảm sụt áp.

Vì vậy, với đường dây dài hoặc tải lớn, có thể cần tăng tiết diện cáp để đảm bảo yêu cầu về sụt áp.

10.4. Điện trở và điện kháng

Công thức có hai thành phần:

$R \cos φ$

và

$X \sin φ$

Do đó, đặc tính của chính loại cáp sử dụng ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả tính toán.

10.5. Hệ số công suất

Hệ số công suất của tải cũng ảnh hưởng đến sụt áp.

Trong ví dụ:

$\cos φ = 0, 8$

và:

$\sin φ = 0, 6$

Các giá trị này được đưa trực tiếp vào công thức.

11. Công thức tính phần trăm sụt áp 3 pha

Sau khi tính được Vd:

$V_{d} = \sqrt{3} \times I \times L \times (R \cos φ + X \sin φ)$

ta tính:

$% V_{d} = \frac{V_{d}}{V_{L - L}} \times 100$

Đây là hai công thức quan trọng cần nhớ khi thực hiện bài toán tính sụt áp đường dây 3 pha theo phương pháp trong hình.

12. Quy trình tính sụt áp điện 3 pha

Có thể thực hiện theo 5 bước:

Bước 1: Xác định thông số hệ thống

Xác định:

Điện áp 3 pha
Dòng tải
Chiều dài cáp
Tiết diện cáp

Bước 2: Xác định R và X

Lấy điện trở và điện kháng tương ứng với loại cáp sử dụng.

Bước 3: Tính sin φ

Nếu biết cos φ:

$\sin φ = \sqrt{1 - \cos^{2} φ}$

Bước 4: Tính độ sụt áp

$V_{d} = \sqrt{3} \times I \times L \times (R \cos φ + X \sin φ)$

Bước 5: Tính phần trăm sụt áp

$% V_{d} = \frac{V_{d}}{V_{L - L}} \times 100$

Sau đó so sánh với giới hạn thiết kế áp dụng cho công trình.

13. Lưu ý khi áp dụng công thức vào thực tế

Kết quả tính toán thực tế cần sử dụng thông số chính xác của nhà sản xuất cáp.

Điện trở và điện kháng có thể phụ thuộc vào:

Nhà sản xuất cáp
Nhiệt độ dây dẫn
Cấu tạo cáp
Vật liệu ruột dẫn
Phương pháp lắp đặt
Điều kiện vận hành

Do đó, không nên lấy cố định một giá trị R hoặc X cho tất cả các loại cáp có cùng tiết diện.

Đối với công trình thực tế, nên sử dụng thông số trong datasheet của đúng loại cáp đang lựa chọn.

14. Phân biệt sụt áp 1 pha và 3 pha

Nội dung	Mạch 1 pha	Mạch 3 pha
Công thức trong bài	$2 I L (R c o s φ + X s i n φ)$	$\sqrt{3} I L (R c o s φ + X s i n φ)$
Điện áp sử dụng để tính %	Điện áp 1 pha	Điện áp dây – dây
Ví dụ điện áp	230V	415V
Hệ số đặc trưng	2	√3

Việc xác định đúng loại hệ thống là rất quan trọng vì sử dụng nhầm công thức có thể dẫn đến kết quả sai.

15. Kết luận

Tính sụt áp điện 3 pha là một bước quan trọng trong thiết kế và lựa chọn cáp cho hệ thống điện.

Với ví dụ cáp đồng 50 mm², dài 100 m, dòng điện 100 A, điện áp 415 V, cos φ = 0,8, sử dụng:

$V_{d} = \sqrt{3} \times I \times L \times (R \cos φ + X \sin φ)$

ta thu được:

Độ sụt áp ≈ 6,19 V

Phần trăm sụt áp ≈ 1,49%

Theo tiêu chí thể hiện trong hình ảnh, mức sụt áp này nằm trong khoảng giới hạn 3–5%, nên lựa chọn cáp trong ví dụ được đánh giá là phù hợp.

Lưu ý: Mức giới hạn sụt áp cụ thể cần được xác định theo tiêu chuẩn, loại công trình và yêu cầu thiết kế áp dụng. Không nên dùng riêng bảng/hình minh họa này để quyết định tiết diện cáp cho một công trình thực tế.

Chưa phân loại

Biến tần hybrid

Đèn đường năng lượng mặt trời

Đèn pha năng lượng mặt trời

Đèn sân vườn và trụ cổng năng lượng mặt trời

Máy nước nóng năng lượng mặt trời Ariston

Phụ kiện lắp đặt điện mặt trời

Pin lưu trữ

Tấm Pin năng lượng mặt trời

TÍNH SỤT ÁP ĐIỆN 3 PHA: CÔNG THỨC, CÁCH TÍNH VÀ VÍ DỤ CÁP 50MM²

Tính sụt áp điện 3 pha: Công thức và cách tính chi tiết

1. Sụt áp điện 3 pha là gì?

2. Dữ liệu đầu vào của bài toán

3. Công thức tính sụt áp điện 3 pha

4. Tính sin φ khi cos φ = 0,8

5. Thay số vào công thức tính sụt áp

Kết quả:

6. Cách tính phần trăm sụt áp

7. Tổng hợp kết quả tính sụt áp

8. Ví dụ tính sụt áp cáp đồng 50 mm²

Kết quả:

9. Tại sao phải tính sụt áp cho hệ thống điện 3 pha?

10. Những yếu tố ảnh hưởng đến sụt áp 3 pha

10.1. Chiều dài cáp

10.2. Dòng điện tải

10.3. Tiết diện dây dẫn

10.4. Điện trở và điện kháng

10.5. Hệ số công suất

11. Công thức tính phần trăm sụt áp 3 pha

12. Quy trình tính sụt áp điện 3 pha

Bước 1: Xác định thông số hệ thống

Bước 2: Xác định R và X

Bước 3: Tính sin φ

Bước 4: Tính độ sụt áp

Bước 5: Tính phần trăm sụt áp

13. Lưu ý khi áp dụng công thức vào thực tế

14. Phân biệt sụt áp 1 pha và 3 pha

15. Kết luận

Độ sụt áp ≈ 6,19 V

Phần trăm sụt áp ≈ 1,49%

Leave a Reply Hủy

Sản phẩm

Chưa phân loại

Biến tần hybrid

Đèn đường năng lượng mặt trời

Đèn pha năng lượng mặt trời

Đèn sân vườn và trụ cổng năng lượng mặt trời

Máy nước nóng năng lượng mặt trời Ariston

Phụ kiện lắp đặt điện mặt trời

Pin lưu trữ

Tấm Pin năng lượng mặt trời

Login