Công Thức Tính Cường Độ Dòng Điện

Công thức tính cường độ dòng điện phụ thuộc thiết bị mà dòng điện đi qua. Công thức tính cường độ dòng điện AC khác với DC. Công thức tính cường độ dòng điện đi qua điện trở khác với cuộn cảm và tất nhiên cũng khác với dòng điện đi qua tụ điện.

Khi nói dòng điện chúng ta luôn quan tâm tới 3 thông số quan trọng:

• Cường độ dòng điện
• Điện áp
• Công suất

Ba thông số này luôn luôn sát cánh bên nhau dù là đi trong bất kỳ môi trường nào. Vậy  cường độ dòng điện là gì? Anh em cùng tham khảo nhé.

Cường độ dòng điện và hiệu điện thế

Cường độ dòng điện và hiệu điện thế được xem như hai anh em song sinh trong một một đoạn mạch.

• Cường độ dòng điện: cho biết độ mạnh yếu của dòng điện.
• Cường độ dòng điện kí hiệu là I. Đơn vị là Ampe ( A ), kiloampe ( KA ).
• Hiệu điện thế: cho biết sự chênh lệch điện áp giữa điểm đầu và điểm cuối.
• Hiệu điện thế kí hiệu U hoặc V. Đơn vị là Voltage ( V ) hoặc milivoltage ( mV ), kilovoltage ( KV ).
• Điện trở: thể hiện sự cản trở của dòng điện.
• Điện trở ký hiệu là Ω. Đơn vị là ohm ( Ω )

Công thức tính cường độ dòng điện lớp 11

Δq = I.Δt

Trong đó:

• I: cường độ dòng điện, đơn vị là Ampe ( A )
• ∆q là điện lượng dịch chuyển qua tiết diện thẳng của vật dẫn trong khoảng thời gian Dt, có đơn vị cu lông (C);
• ∆t là khoảng thời gian điện lượng Dq dịch chuyển, có đơn vị là giây (s).
• Đơn vị của cường độ dòng điện và của điện lượng

Đơn vị của cường độ dòng điện trong hệ SI là ampe (A): 1A = 1C1s1C1s

Đơn vị của điện lượng là culông (C): 1C = 1A.1s

Cường độ dòng điện hiệu dụng

Theo định luật ohm thì cường độ dòng điện đi qua 2 điểm của một vật dẫn điện luôn tỷ lệ thuận với hiệu điện thế đi qua 2 điểm đó, với vật dẫn điện có điện trở là một hằng số, ta có phương trình toán học mô tả mối quan hệ như sau.

Công thức tính cường độ dòng điện hiệu dụng:

U = I x R

Với

• I là cường độ dòng điện
• U là điện áp ( ký hiệu là V trong trường trình phổ thông )
• R là điện trở

Định luật ohm – dòng điện xoay chiều

U = I x R – mạch chỉ có điện trở

U = I x Zc – mạch chỉ có tụ điện

U = I x ZL – mạch chỉ có cuộn cảm

• R: điện trở
• Zc: dung kháng
• ZL: cảm kháng

Định luật Watt – công thức tính cường độ dòng điện

Theo định luật Watt thì trong một mạch điện khép kín thì Điện thế tỉ lệ thuận với Dòng điện và Điện trở kháng bằng tích của Dòng điện nhân với Điện trở kháng.

Nói cách khác:

P = U x I

Trong đó:

• P: Năng lượng điện đo bằng đơn vị Watt W
• I: Dòng điện đo bằng đơn vị Ampere A
• U: Điện thế đo bằng đơn vị Vôn V

Tính cường độ dòng điện cực đại

I = I0/√2

Trong đó:

• I là c.độ d.điện (A)
• I0 là c.độ d.điện cực đại (A)

Tính cường độ dòng điện bão hòa

I = n.e

Trong đó:

• n là số electron
• e là điện tích electron

Công thức tính cường độ dòng điện 3 pha

I = P/(√3 x U x cosφ  x hiệu suất)

Trong đó:

• P là công suất động cơ
• U là điện áp sử dụng

Đơn vị của cường độ dòng điện

Đơn vị của cường độ dòng điện phụ thuộc vào vị trí đo của tại. Thông thường cường độ dòng điện có đơn vị Ampe. Ký hiệu là A.

Trong một số trường hợp khác thì sử dụng miliampe ( ký hiệu mA ) hoặc Kiloampe ( ký hiệu KA ).

1000mA = 1A

1000A = 1kA

1kA = 1.000A = 1.000.000 mA

1A = 1000mA = 0,001 kA

1mA = 0,001A = 0,000001 kA

Đơn vị đo cường độ dòng điện

Đơn vị cường độ dòng điện là miliampe ( mA ) được sử dụng phổ biến trong các mạch điều khiển, bộ chuyển đổi tín hiệu nguồn, bộ điều khiển, sạc dự phòng.

Trong điều khiển tự động hóa cường độ dòng điện tiêu chuẩn 4-20mA được sử dụng để mô tả trạng thái hoạt động của một thiết bị đo mức nước, đo nhiệt độ, đo áp suất…

Vd: Cảm biến áp suất nước có áp suất 0-16 bar với ngõ ra 4-20mA.

Điều này có nghĩa rằng

• Tại 0 bar áp suất thì sẽ tương ứng 4mA
• Tại 8 bar áp suất thì tương ứng 12mA
• Tại 16 bar áp suất thì tương ứng 20mA

Áp suất tăng thì cường độ dòng điện sẽ tăng và ngược lại. Trong điều khiển người ta quy định mức thấp nhất của thiết bị đo là 4mA và cao nhất là 20mA.

Ngược lại, các thiết bị gia dụng thì đơn vị đo cường độ dòng điện là Ampe ( A ) cho hầu hết tất cả các thiết bị.

Tính cường độ dòng điện – thực tế

Vd: một máy lạnh có công suất 1000Wh, sử dụng điện áp 220V. Thì cường độ dòng điện hiệu dụng sẽ tính bằng công thức:

P = U x I.

I = P / U = 1000/220V = 4,55 Ampe ( A )

Như vậy, một máy lạnh 1000W, sử dụng điện 22Vac thì sẽ có dòng điện là 4.55A.

Dụng cụ đo cường độ dòng điện

Để đo được cường độ dòng điện anh em cần có thiết bị đo chuyên dụng. Tức là để đo cường độ dòng điện miliAmpe ( mA) thì phải có đồng hồ chuyên dụng mA.

Còn để đo cường độ dòng điện Ampe thì dùng đúng loại để đo dòng ampe một cách chính xác.

Đo dòng điện miliAmpe ( 4-20mA )

Đối với dòng điện nhỏ 0-20mA, 4-20mA được sử dụng trong các thiết bị đo lường thì anh em cần một cái đồng hồ chuyên dụng hơn là một cái đồng đa năng.

Bởi các đồng hồ đa năng vẫn có thể đo được nhưng độ sai số thì rất lớn so với một đồng hồ chuyên dụng.

Ví dụ để đo dòng 0-20mA, 4-20mA người ta dùng đồng hồ kiểm tra dòng MiliAmpe chuyên dụng TEST-4 của Seneca.

Một trong những ưu điểm lớn nhất của TEST-4 đó chính là đo dòng mà không cần phải mắc nối tiếp hoặc cấp nguồn. Mà TEST-4 có thể đo dòng trực tiếp với thiết bị ngõ ra 4-20mA, 0-10V.

Với độ phân giải 1/1000mA tức 1mA sẽ chia thành 1000 lần cho chúng ta thấy được cường độ dòng điện của tín hiệu mA.

TEST-4 là một trong những đồng hồ vừa đo dòng, vừa phát dòng miliAmpe chính xác cao được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy. Bản thân mình cũng dùng TEST-4 để hiệu chuẩn cho các thiết bị đo áp suất, nhiệt độ.

Cách đo cường độ dòng điện bằng Ampe kiềm

Cách đo cường độ dòng điện đơn giản nhất là dùng đồng hồ ampe kiềm. Đồng hồ được thiết kế kẹp vào dây điện một cách đơn giản và nhanh chóng cho ra kết quả ngay trên màn hình của đồng hồ.

Đối với các đồng hồ ampe kiềm dạng kẹp thì chúng ta sẽ xem nhanh được giá trị dòng điện của tải đang sử dụng. Để lấy được giá trị ampe này về xem trên máy tính bạn cần có một thiết bị đo dòng khác chuyên dụng hơn.

Lưu ý: Khi kẹp anh em chỉ kẹp 1 dây pha duy nhất chứ không kẹp đồng thời 2 dây kể cả dùng điện 1 pha hay 3 pha.

Cảm biến dòng điện 4-20mA, Modbus RTU, TCP-IP, Profinet

Để đo cường độ dòng điện AC / DC một cách chính xác và truyền về máy tính để giám sát, điều khiển. Anh em có một thiết bị gọi là cảm biến dòng điện hay còn gọi là biến dòng đo lường.

Cảm biến dòng điện sẽ đo cường độ dòng điện đi qua nó tương tự như đồng hồ đo ampe kiềm nhưng sẽ truyền tín hiệu về trung tâm điều khiển.

Các loại tín hiệu mà cảm biến dòng điện thường dùng:

• Analog 4-20mA, 0-10V
• Modbus RTU RS485
• Modbus TCP-IP
• Profinet

Tùy theo tiêu chuẩn truyền thông mà anh em chọn cảm biến dòng điện cho phù hợp. Anh em có thắc gì công thức tính cường độ dòng điện cũng như dụng cụ đo cường độ dòng điện thì nhắn mình biết nhé.

Kỹ Sư Cơ – Điện Tử

Nguyễn Minh Hòa