Sụt áp là gì? Nguyên nhân gây ra và cách khắc phục

Sụt áp là một hiện tượng thường gặp trong hệ thống điện và đã trở thành vấn đề nan giải của các kỹ sư điện. Hiện tượng này không chỉ gây ra sự bất tiện trong sinh hoạt, sản xuất mà còn tiềm ẩn nhiều nguy cơ đối với các thiết bị điện và hệ thống điện lưới. Vậy, hiện tượng sụt áp là gì? Nguyên nhân nào dẫn đến tình trạng này? Để hiểu rõ hơn, hãy cùng đi sâu vào phân tích hiện tượng sụt áp trong bài viết dưới đây!

Hiện tượng sụt áp là gì?

Sụt áp là hiện tượng điện áp tại điểm bắt đầu của một mạch điện luôn cao hơn điện áp tại điểm cuối. Hiểu đơn giản đó là sự giảm dần của điện áp khi dòng điện di chuyển qua các dây dẫn và các thành phần điện khác trong mạch.

Trên thực tế, càng đi xa nguồn điện, hiện tượng sụt áp càng rõ rệt. Đặc biệt, trên các đường dây truyền tải điện năng đi xa, sụt áp là một vấn đề đáng quan ngại. Bởi việc sụt áp không chỉ làm giảm hiệu suất truyền tải điện mà còn ảnh hưởng đến chất lượng điện năng cung cấp cho người tiêu dùng. Điều này trực tiếp gây nên hiện tượng đèn sáng yếu, động cơ hoạt động kém hiệu quả.

Do đó, việc nghiên cứu và tìm ra các giải pháp để giảm thiểu sụt áp luôn là một trong những vấn đề trọng tâm của ngành điện.

Dấu hiệu của sụt áp là gì?

Sụt áp kéo dài có thể gây ra tình trạng cháy nổ thiết bị, ảnh hưởng đến tuổi thọ của các thiết bị điện trong gia đình. Do đó, bạn cần nhận biết để có phương án xử lý phù hợp. Khi xảy ra sụt áp, bạn có thể nhận biết qua một số dấu hiệu đặc trưng sau:

• Động cơ khó khởi động hoặc hoạt động quá tải: Do điện áp thấp, động cơ không đủ công suất để hoạt động bình thường, dẫn đến tình trạng quá tải và có thể gây cháy.
• Bóng đèn chiếu sáng yếu hoặc nhấp nháy: Khi điện áp giảm, độ sáng của bóng đèn cũng giảm theo, thậm chí có thể nhấp nháy liên tục.
• Thiết bị điện tử tự động tắt bật liên tục: Nhiều thiết bị điện tử hiện đại được trang bị mạch bảo vệ quá áp, dưới áp. Khi điện áp không ổn định, các thiết bị này sẽ tự động tắt để bảo vệ.
• Các thiết bị điện khác hoạt động không ổn định: Ngoài các dấu hiệu trên, sụt áp còn có thể gây ra tình trạng các thiết bị điện khác hoạt động không ổn định, như tủ lạnh kém lạnh, máy điều hòa không làm lạnh sâu,..

Nguyên nhân gây sụt áp là gì?

Nguyên nhân chính gây ra hiện tượng này là do sự mất mát năng lượng trên đường dây truyền tải điện. Khi dòng điện chạy qua dây dẫn, điện trở của dây dẫn sinh ra nhiệt lượng, làm tiêu hao một phần năng lượng điện.

Ngoài ra, các yếu tố như chiều dài dây dẫn, tiết diện dây dẫn, chất liệu dây dẫn, cường độ dòng điện và tải tiêu thụ cũng ảnh hưởng đến mức độ sụt áp. dây dẫn càng dài, tiết diện càng nhỏ, chất liệu càng kém thì điện trở càng lớn, dẫn đến sụt áp càng cao. Ngoài ra, việc quá tải hệ thống điện cũng là một nguyên nhân gây sụt áp đáng kể.

Công thức tính độ sụt áp trên đường dây

Công thức tính độ sụt áp trên đường dây thường được sử dụng để đánh giá sự giảm điện áp từ đầu đến cuối đường dây, ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động của thiết bị điện. Công thức này có dạng ∆U = K x IB x L, trong đó:

• ∆U: Là độ sụt áp (V), cho biết mức độ giảm điện áp trên đường dây.
• K: Là hệ số tỷ lệ phụ thuộc vào loại dây dẫn, số pha, và loại tải (động cơ hay chiếu sáng). Giá trị của K được cung cấp trong bảng tra độ sụt áp.
• IB: Là dòng điện làm việc lớn nhất chạy qua đường dây (A).
• L: Là chiều dài của đường dây (km).

Bằng cách sử dụng công thức này kết hợp với bảng tra giá trị K, ta có thể tính toán gần đúng độ sụt áp trên một đoạn dây dẫn bất kỳ. Việc xác định độ sụt áp chính xác là rất quan trọng để lựa chọn dây dẫn phù hợp, đảm bảo cung cấp đủ điện áp cho thiết bị hoạt động ổn định và tránh các vấn đề như quá tải hoặc sụt áp quá lớn.

Bảng tra độ sụt áp

Bảng tra độ sụt áp là một công cụ hữu ích được sử dụng trong lĩnh vực điện để xác định mức độ giảm điện áp trên một đoạn dây dẫn điện khi có dòng điện chạy qua. Bảng này cung cấp các giá trị tham khảo về sụt áp tương ứng với các thông số như: loại dây dẫn, tiết diện dây, chiều dài dây và cường độ dòng điện, cụ thể như sau:

Các loại sụt áp và cách khắc phục

Sụt áp gây ra nhiều ảnh hưởng tiêu cực đến hoạt động của các thiết bị điện. Trên thực tế có hai loại sụt áp chính mà bạn cần quan tâm đó là sụt áp điện 1 chiều và sụt áp trong dòng điện xoay chiều.

Sụt áp điện 1 chiều

Sụt áp trong mạch điện một chiều là hiện tượng điện áp tại một điểm bất kỳ trong mạch luôn nhỏ hơn điện áp tại nguồn. Hiện tượng này xảy ra do sự tiêu hao năng lượng điện dưới dạng nhiệt khi dòng điện chạy qua các thành phần trong mạch, đặc biệt là các điện trở. Để hiểu rõ hơn, hãy hình dung một mạch điện đơn giản gồm một nguồn điện 9V, ba điện trở và một bóng đèn mắc nối tiếp. Khi dòng điện chạy từ cực dương của nguồn, đi qua các điện trở và bóng đèn rồi về cực âm, tại mỗi điểm mà dòng điện đi qua, một phần điện áp sẽ bị “sụt” đi.

Điều này được giải thích bằng định luật Ohm: U = I x R. Khi dòng điện chạy qua một điện trở, một phần năng lượng điện sẽ bị chuyển hóa thành nhiệt năng làm nóng điện trở. Điện áp giảm đi một lượng chính bằng điện áp rơi trên điện trở đó. Điện trở càng lớn, dòng điện chạy qua càng lớn thì lượng điện áp bị sụt giảm càng nhiều.

Sụt áp trong dòng điện xoay chiều

Sụt áp trong dòng điện xoay chiều là hiện tượng giảm điện áp trên một đoạn mạch, khác với dòng điện một chiều chủ yếu do điện trở gây ra. Trong mạch xoay chiều, nguyên nhân chính gây sụt áp là trở kháng. Trở kháng tổng hợp gồm cả thành phần điện trở và điện kháng. Điện kháng phụ thuộc vào tần số của dòng điện và đặc tính của vật liệu dây dẫn, cụ thể là độ từ thẩm. Do đó, trở kháng có thể thay đổi tùy thuộc vào tần số và cấu tạo của mạch.

Tương tự như định luật Ohm trong mạch một chiều, trong mạch xoay chiều, ta có công thức U = Z.I, trong đó U là điện áp hiệu dụng, Z là trở kháng và I là cường độ dòng điện hiệu dụng. Công thức này cho thấy sụt áp trong mạch xoay chiều tỉ lệ thuận với cả cường độ dòng điện và trở kháng của mạch.

Cách khắc phục sụt áp

Sụt áp là một vấn đề phổ biến trong hệ thống điện, gây ra nhiều bất tiện cho người sử dụng. Để khắc phục hiệu quả, cần xem xét đến hai yếu tố chính, bao gồm truyền tải và điện dân sinh, cụ thể như sau:

• Trong hệ thống truyền tải điện: Do điện năng phải truyền đi qua quãng đường dài và qua nhiều trạm biến áp để hạ áp xuống mức điện áp phù hợp với từng khu vực sử dụng, việc sụt áp là khó tránh khỏi. Để giảm thiểu tình trạng này, các nhà cung cấp điện đã lắp đặt thêm nhiều trạm biến áp hạ thế tại các khu dân cư, khu công nghiệp và các nơi có nhu cầu sử dụng điện lớn. Việc phân bố đều các trạm biến áp giúp giảm tải cho đường dây truyền tải và ổn định điện áp.
• Đối với điện dân dụng: Để khắc phục tình trạng sụt áp tại các hộ gia đình, việc thay thế dây dẫn điện cũ, nhỏ, bị chắp nối bằng dây dẫn mới, có tiết diện lớn hơn là giải pháp hiệu quả nhất. Bên cạnh đó, việc sử dụng ổn áp cũng là một giải pháp phổ biến, đặc biệt đối với các khu vực có điện áp không ổn định. Ổn áp sẽ giúp điều chỉnh điện áp đầu ra, đảm bảo các thiết bị điện hoạt động ổn định.

Lưu ý khi gặp hiện tượng sụt áp

Hiện tượng sụt áp gây ra nhiều phiền toái trong sinh hoạt và sản xuất. Để giảm thiểu tác động của tình trạng này, bạn cần lưu ý một số điểm sau:

• Quan sát các thiết bị điện: Khi có hiện tượng sụt áp, các thiết bị điện thường hoạt động không ổn định, có thể gây ra tình trạng chập chờn, giảm tuổi thọ hoặc thậm chí bị hỏng hóc.
• Kiểm tra đường dây: Đường dây điện bị hỏng hóc, mối nối kém hoặc quá tải cũng là nguyên nhân gây sụt áp. Hãy kiểm tra kỹ các đường dây điện trong nhà để phát hiện và khắc phục kịp thời.
• Sử dụng ổn áp: Ổn áp là thiết bị hữu hiệu giúp ổn định điện áp, bảo vệ các thiết bị điện khỏi những tác động xấu của sụt áp.
• Liên hệ đơn vị cung cấp điện: Nếu tình trạng sụt áp kéo dài và ảnh hưởng đến nhiều hộ gia đình, hãy liên hệ ngay với đơn vị cung cấp điện để được hỗ trợ khắc phục.
• Thường xuyên bảo dưỡng hệ thống điện: Việc bảo dưỡng hệ thống điện định kỳ giúp phát hiện và xử lý sớm các sự cố, giảm thiểu rủi ro xảy ra.
• Không tự ý sửa chữa hệ thống điện: Nếu không có chuyên môn, việc tự ý sửa chữa hệ thống điện có thể gây nguy hiểm.
• Trang bị cầu dao, aptomat: Các thiết bị này giúp bảo vệ hệ thống điện khi xảy ra sự cố quá tải hoặc ngắn mạch.

Sụt áp là một vấn đề phức tạp, đòi hỏi sự nghiên cứu và ứng dụng các giải pháp kỹ thuật cao. Bên cạnh các nỗ lực khắc phục của ngành điện, người dân cũng cần nâng cao ý thức để sử dụng thiết bị điện hiệu quả. Hy vọng những thông tin trên sẽ hữu ích cho bạn trong việc ứng dụng vào thực tế!