Nguồn 24 V, sụt áp cáp

TB30Cộng dòng tải · công thức sụt áp dây dẫn (IEC 60364-5-52)

Cộng dòng các tải 24 V để chọn nguồn, tính sụt áp đường dây 24 V và cáp động lực 3 pha.

Giải thích chi tiết

Bài toán dùng để làm gì

Mạch điều khiển trong tủ điện dùng nguồn 24 VDC cho van điện từ, cảm biến, PLC, HMI, rơ-le. Bài toán cộng dòng các tải để chọn nguồn 24 V đủ công suất, tính sụt áp trên đường dây 24 V (rất nhạy vì điện áp thấp) và sụt áp cáp động lực 3 pha.

Hình dung đơn giản

Hãy tưởng tượng

Nguồn 24 V giống bồn nước chung cấp cho nhiều vòi: phải đủ to cho các vòi mở cùng lúc, cộng thêm dự phòng. Điện áp 24 V thấp giống áp nước yếu: chỉ cần ống hơi dài hoặc hơi nhỏ là đầu vòi đã yếu hẳn – van điện từ ở cuối dây có thể không hút được.

Kiến thức nền cần có

Đọc lại các mục sau ở Chương 0 nếu chưa nắm chắc: 0.2 đơn vị (A, V, W, mm²) · 0.12 công suất · 0.16 thống kê (hệ số đồng thời) · 0.7 dự phòng

Các đại lượng và lấy số liệu ở đâu

Ký hiệuÝ nghĩaĐơn vịLấy số liệu ở đâu
Ii, qiDòng tiêu thụ một thiết bị và số lượng của từng nhóm (van, cảm biến, PLC, HMI, rơ-le)A, cáiCatalogue: van SMC/Festo/Airtac 0,05–0,15 A; cảm biến Omron/Keyence/Autonics 0,02–0,04 A; PLC theo manual
ksHệ số đồng thời (không phải tất cả thiết bị bật cùng lúc)–Thường 0,7–1,0
krHệ số dự phòng–1,2–1,5
L, A, IChiều dài cáp một chiều, tiết diện, dòng qua cáp 24 Vm, mm², ABản vẽ đi dây
U3, Im, cosφ, L3, A3Thông số cáp động lực 3 phaV, A, –, m, mm²Nhãn động cơ, TB26, TB27
Nguồn 24 VDòng/công suất nguồn chuẩnA, WCatalogue Mean Well, Omron S8VK, Phoenix Contact, Siemens SITOP: 2,5 / 5 / 10 / 20 A

Xây dựng công thức từng bước

Công thức tổng quát không “từ trên trời rơi xuống”: nó được ghép từ những công thức con đơn giản. Đi lần lượt từng bước:

Bước 1. Tổng dòng 24 V

Cộng dòng của từng nhóm (dòng 1 thiết bị × số lượng), nhân hệ số đồng thời:


It = Σ(Ii·qi)·ks

Bước 2. Dòng và công suất nguồn cần

Thêm dự phòng cho mở rộng và để nguồn không chạy hết công suất:


Ip = It·kr ; Pp = 24·Ip

Bước 3. Sụt áp đường dây 24 V

Dòng đi và về trên 2 dây nên chiều dài nhân 2; κ = 56 cho dây đồng:


ΔU = 2·L·I / (κ·A) ; ΔU/24 ≤ 5 %

Bước 4. Sụt áp cáp động lực 3 pha

Mạch 3 pha cân bằng dùng hệ số √3 và cosφ:


ΔU = √3·L·I·cosφ / (κ·A) ; ΔU/U ≤ 5 %

Hình TB30.2 – Sơ đồ hình thành công thức: số liệu → từng công thức con → kết luận
Hình TB30.2 – Sơ đồ hình thành công thức: số liệu → từng công thức con → kết luận

Lời giải mẫu từng bước (số liệu mẫu của công cụ tính ở đầu trang)

Bước A – Số liệu đầu vào (ô vàng của công cụ tính). Đây là bộ số ví dụ có sẵn; khi làm thật bạn thay bằng số của mình:

TTĐại lượngKý hiệuGiá trịĐơn vịGhi chú / nguồn
1Van điện từ: dòng 1 thiết bịI10,1A
2Van điện từ: số lượngq110
3Cảm biến: dòng 1 thiết bịI20,03A
4Cảm biến: số lượngq220
5PLC + module: dòng 1 thiết bịI31A
6PLC + module: số lượngq31
7HMI: dòng 1 thiết bịI40,5A
8HMI: số lượngq41
9Rơ-le: dòng 1 thiết bịI50,03A
10Rơ-le: số lượngq510
11Khác: dòng 1 thiết bịI60A
12Khác: số lượngq60
13Hệ số đồng thờiks0,8
14Dự phòngkr1,251,2–1,5
18Chiều dài cáp (1 chiều)L20m
19Tiết diện dâyA1,5mm²
20Dòng qua cápI2A
24Điện áp dâyU3400V
25Dòng động cơIm15A
26cosφcosφ0,85
27Chiều dài cápL350m
28Tiết diện dâyA32,5mm²

Bước B – Tính lần lượt (web tự tính, bạn có thể bấm tay để kiểm tra lại). Dòng xanh lá là kết quả chính:

TTĐại lượngKý hiệuKết quảĐơn vịCông thức / cách tính
15Tổng dòng 24 VIt2,72A
16DÒNG NGUỒN CẦNIp3,4A
17Công suất nguồnPp81,6W
21Sụt ápdU0,952VΔU = 2·L·I/(κ·A), κ = 56 (đồng)
22Tỉ lệ sụt áppc3,97 %
23Sụt áp ≤ 5 %Kiểm traĐẠT
29Sụt ápdU37,89VΔU = √3·L·I·cosφ/(κ·A)
30Tỉ lệ sụt áppc31,97 %
31Sụt áp ≤ 5 %Kiểm traĐẠT

Bước C – Kết luận ví dụ

Kết quả chính: DÒNG NGUỒN CẦN = 3,4 A; Công suất nguồn = 81,6 W; Sụt áp = 0,952 V; Sụt áp = 7,89 V.

Kiểm tra: Sụt áp ≤ 5 %: ĐẠT; Sụt áp ≤ 5 %: ĐẠT.

Nếu đổi số liệu ở ô vàng, mọi kết quả tự tính lại. Ô nào báo KHÔNG ĐẠT thì xem mục Áp dụng thực tế bên dưới để biết cần sửa gì.

Áp dụng thực tế và lưu ý

  • Ví dụ trên trang tính: 2,72 A × 1,25 = 3,4 A → chọn nguồn 5 A (120 W), ví dụ Mean Well NDR-120-24 hoặc Omron S8VK-G12024.
  • Nếu sụt áp 24 V KHÔNG ĐẠT: tăng tiết diện dây (0,75 → 1,5 → 2,5 mm²), đặt hộp nối/nguồn phụ gần cụm van, hoặc chỉnh nguồn lên 24,5–25 V (hầu hết nguồn có biến trở chỉnh).
  • Tách nguồn riêng cho tải cảm (van, rơ-le) và cho PLC/cảm biến để nhiễu khi van đóng ngắt không làm PLC lỗi.
  • Chú ý dòng khởi động: HMI, van lớn, phanh điện từ có dòng lúc bật cao hơn nhiều; nguồn nên có chế độ boost hoặc chọn dư thêm.
  • Mỗi nhánh 24 V nên có cầu chì hoặc CB DC riêng để một chỗ chập không làm sập cả máy.

← TB29 Điện trở xả  ·  TB31 Bơm ly tâm →

Lên đầu trang