Khi chọn dây điện cho nhà ở, máy móc hay một hệ thống điện công nghiệp, chỉ nhìn vào công suất thiết bị là chưa đủ. Một trong những thông số cần xác định trước tiên là dòng điện chạy qua dây dẫn, từ đó mới có cơ sở lựa chọn tiết diện cáp và thiết bị bảo vệ phù hợp.
Vậy dòng điện định mức của dây dẫn là gì, tính như thế nào và tại sao cùng một tiết diện dây nhưng khả năng tải dòng có thể khác nhau? Bài viết dưới đây của Cáp điện TCT sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn.
Dòng điện định mức của dây dẫn là gì?
Dòng điện định mức thường được hiểu là giá trị dòng điện mà thiết bị hoặc hệ thống được thiết kế để làm việc trong điều kiện quy định. Đơn vị đo là ampe, ký hiệu A.
Riêng đối với dây và cáp điện, trong thực tế kỹ thuật nên phân biệt rõ giữa:
- Dòng điện của tải: dòng điện thực tế mà thiết bị tiêu thụ.
- Dòng điện lâu dài cho phép của dây/cáp: dòng điện mà dây có thể mang liên tục trong những điều kiện lắp đặt xác định mà không vượt quá giới hạn nhiệt cho phép.
Nói đơn giản, nếu tải cần 40A thì không có nghĩa cứ chọn bất kỳ loại dây nào được quảng cáo “chịu 40A” là phù hợp. Khả năng tải thực tế còn phụ thuộc vào tiết diện ruột dẫn, vật liệu ruột dẫn, vật liệu cách điện, nhiệt độ môi trường và phương pháp lắp đặt.
Theo TCVN 9207:2012, tiết diện đường dẫn điện cần được lựa chọn theo điều kiện phát nóng cho phép, sau đó kiểm tra thêm tổn thất điện áp và khả năng phối hợp với thiết bị bảo vệ. Dòng điện lâu dài cho phép của dây, cáp cũng phải căn cứ vào thông số của nhà sản xuất và hiệu chỉnh theo điều kiện lắp đặt thực tế.
Vì sao cần xác định dòng điện trước khi chọn dây dẫn?
Dây dẫn có tiết diện quá nhỏ so với dòng tải có thể nóng lên trong quá trình vận hành. Nếu tình trạng này diễn ra lâu dài, lớp cách điện có thể lão hóa nhanh, làm giảm tuổi thọ dây và tăng nguy cơ sự cố.
Ngược lại, lựa chọn tiết diện quá lớn so với nhu cầu có thể làm tăng chi phí đầu tư không cần thiết.
Xác định đúng dòng điện giúp người thiết kế hoặc thi công:
- Chọn tiết diện dây/cáp phù hợp với tải.
- Lựa chọn CB, aptomat và thiết bị bảo vệ tương ứng.
- Hạn chế hiện tượng dây dẫn phát nóng quá mức.
- Kiểm soát sụt áp trên đường dây.
- Tối ưu chi phí vật tư cho công trình.
Đối với nhà xưởng, tòa nhà, hệ thống M&E hay dự án công nghiệp, bước tính dòng tải thường được thực hiện trước khi xác định quy cách cáp.
Công thức tính dòng điện của tải
Công thức đối với điện 1 pha
Với tải thuần trở hoặc khi tính sơ bộ, có thể sử dụng: I = P / U
Trong đó:
- I: dòng điện, đơn vị A.
- P: công suất, đơn vị W.
- U: điện áp, đơn vị V.
Ví dụ, một tải có công suất 4.400W sử dụng nguồn 220V: I = 4.400 / 220 = 20A
Như vậy dòng tải tính toán khoảng 20A.
Tuy nhiên, đối với động cơ hoặc tải có hệ số công suất, công thức cần xét thêm cosφ và hiệu suất, không nên áp dụng máy móc P/U cho mọi trường hợp.
Công thức đối với điện 3 pha
Với tải 3 pha cân bằng, công thức thường dùng là: I = P / (√3 × U × cosφ × η)
Trong đó:
- I: dòng điện dây, A.
- P: công suất tải, W.
- U: điện áp dây, V.
- cosφ: hệ số công suất.
- η: hiệu suất thiết bị.
Ví dụ động cơ 3 pha công suất 15kW, điện áp 380V, cosφ = 0,85 và hiệu suất η = 0,9: I ≈ 15.000 / (1,732 × 380 × 0,85 × 0,9) ≈ 29,8A
Dòng làm việc tính toán xấp xỉ 30A.
Một số tài liệu sử dụng quy tắc ước lượng “1kW ≈ 2A” đối với động cơ 3 pha 380V. Cách này chỉ phù hợp để ước tính nhanh, không nên dùng thay cho tính toán kỹ thuật khi lựa chọn cáp cho công trình. Công thức đầy đủ có xét cosφ và hiệu suất sẽ phản ánh tải sát hơn.
Dòng điện cho phép của dây dẫn phụ thuộc những yếu tố nào?
Đây là phần thường bị bỏ qua khi tra bảng tiết diện dây.
Tiết diện ruột dẫn
Thông thường, tiết diện ruột dẫn càng lớn thì khả năng mang dòng càng cao. Ví dụ dây 10 mm² thường có khả năng tải lớn hơn dây 4 mm² khi các điều kiện khác giống nhau.
Tuy nhiên, không thể chỉ dựa vào tiết diện để kết luận chính xác dây chịu được bao nhiêu ampe.
Vật liệu ruột dẫn
Hai vật liệu phổ biến là:
- Đồng.
- Nhôm.
Đồng có điện trở suất thấp hơn nhôm nên với cùng điều kiện và tiết diện, đặc tính dẫn điện của hai loại dây không giống nhau. Đối với những tuyến cấp nguồn có quy mô lớn, nhà thầu có thể cân nhắc cáp đồng hoặc cáp điện nhôm tùy thiết kế, chi phí và yêu cầu công trình.
Vật liệu cách điện
Nhiệt độ làm việc cho phép của cáp phụ thuộc đáng kể vào hệ thống cách điện. Các loại cáp sử dụng PVC và XLPE có đặc tính nhiệt khác nhau, vì vậy bảng dòng điện cho phép cũng không thể dùng chung một cách tùy ý.
Phương pháp lắp đặt
Một đoạn cáp đặt thoáng trên thang cáp có khả năng thoát nhiệt khác với cáp:
- Đi trong ống.
- Đi âm tường.
- Chôn trực tiếp dưới đất.
- Đi trong máng kín.
- Đi chung nhiều mạch.
Đây là lý do hai tuyến sử dụng cùng một loại cáp, cùng tiết diện nhưng dòng điện cho phép sau hiệu chỉnh có thể khác nhau. TCVN 9207:2012 yêu cầu xem xét hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường, phương pháp lắp đặt và số lượng mạch làm việc song song.
Nhiệt độ môi trường
Nhiệt độ xung quanh càng cao thì khả năng tản nhiệt của dây dẫn càng giảm. Vì vậy bảng dòng điện tiêu chuẩn thường đi kèm điều kiện nhiệt độ tham chiếu và hệ số hiệu chỉnh. Đây đặc biệt là vấn đề cần lưu ý trong nhà máy, phòng kỹ thuật, khu vực gần nguồn nhiệt hoặc tuyến cáp đi tập trung.
Cách chọn tiết diện dây dẫn theo dòng điện
Thay vì tìm một bảng rồi lấy ngay tiết diện tương ứng, nên thực hiện theo trình tự sau.
Bước 1: Xác định tổng công suất tải
Thống kê công suất các thiết bị dự kiến hoạt động trên tuyến điện. Với hệ thống lớn cần xem xét thêm hệ số sử dụng, hệ số đồng thời và đặc tính tải theo thiết kế điện.
Bước 2: Tính dòng điện tải
Sử dụng công thức phù hợp với hệ thống 1 pha hoặc 3 pha.
Ví dụ sau khi tính toán được: I tải = 85A
thì đây mới là giá trị đầu vào để lựa chọn cáp.
Bước 3: Tra bảng dòng điện cho phép của đúng loại cáp
Cần tra theo tài liệu kỹ thuật của đúng sản phẩm hoặc nhà sản xuất thay vì sử dụng một bảng chung trên Internet.
Theo TCVN 9207:2012, dòng điện lâu dài cho phép không được vượt quá trị số do nhà sản xuất quy định; khi không có số liệu của nhà sản xuất mới áp dụng giá trị theo tiêu chuẩn và thực hiện các hiệu chỉnh cần thiết.
Bước 4: Hiệu chỉnh theo điều kiện lắp đặt
Xem xét:
- Nhiệt độ môi trường.
- Cáp đặt trong không khí hay dưới đất.
- Đi trong ống hay trên thang máng cáp.
- Số lượng cáp đi chung.
- Điều kiện tản nhiệt.
Sau khi áp dụng hệ số hiệu chỉnh, khả năng tải thực tế của cáp phải đáp ứng dòng tải tính toán.
Bước 5: Kiểm tra sụt áp và thiết bị bảo vệ
Dây đủ khả năng chịu dòng chưa có nghĩa là thiết kế đã hoàn tất. Đối với đường cáp dài, cần kiểm tra thêm độ sụt áp. Đồng thời CB hoặc aptomat phải được lựa chọn sao cho phối hợp phù hợp với khả năng chịu tải của dây dẫn.
Tiêu chuẩn TCVN 9207:2012 cũng yêu cầu lựa chọn tiết diện theo điều kiện phát nóng và kiểm tra lại theo tổn thất điện áp cùng điều kiện phối hợp với thiết bị bảo vệ.
Chọn loại cáp nào cho từng hệ thống điện?
Sau khi xác định được dòng tải và tiết diện, bước tiếp theo là lựa chọn cấu tạo cáp phù hợp với mục đích sử dụng.
Tùy thiết kế công trình có thể tham khảo:
- Cáp điện trung thế cho các hệ thống phân phối điện trung thế phù hợp.
- Cáp điều khiển dùng trong các mạch điều khiển, truyền tín hiệu điều khiển.
- Cáp nhị thứ cho các hệ thống mạch nhị thứ phù hợp với thiết kế.
- Cáp điện chống cháy cho những hạng mục có yêu cầu duy trì hoặc nâng cao an toàn hệ thống điện theo thiết kế công trình.
Không nên lựa chọn chỉ dựa trên tiết diện. Cấp điện áp, số lõi, vật liệu ruột dẫn, cách điện, vỏ bảo vệ và điều kiện lắp đặt đều cần được xem xét đồng thời.
Những lỗi thường gặp khi chọn dây theo dòng điện
Một số lỗi có thể khiến tiết diện dây được chọn không phù hợp dù phép tính công suất ban đầu đúng:
- Lấy công suất chia 220V cho cả tải 3 pha.
- Bỏ qua cosφ và hiệu suất của động cơ.
- Dùng bảng dòng điện của cáp XLPE cho cáp PVC.
- Không hiệu chỉnh khi nhiều cáp đi chung máng.
- Không xét nhiệt độ môi trường.
- Chỉ kiểm tra khả năng chịu dòng mà bỏ qua sụt áp.
- Chọn CB lớn hơn khả năng chịu tải thực tế của dây.
Đặc biệt với tuyến cáp dài hoặc tải công suất lớn, không nên chỉ sử dụng công thức kinh nghiệm để quyết định tiết diện cuối cùng.
Cáp điện TCT – Tư vấn lựa chọn dây cáp theo nhu cầu công trình
Hiểu đúng dòng điện định mức của dây dẫn là gì giúp người dùng tránh cách chọn dây chỉ dựa trên kinh nghiệm hoặc một bảng tra chung.
Trong thực tế, quy trình phù hợp cần bắt đầu từ công suất tải → tính dòng điện → tra khả năng mang dòng của cáp → hiệu chỉnh theo môi trường và cách lắp đặt → kiểm tra sụt áp, thiết bị bảo vệ.
Cáp điện TCT cung cấp nhiều dòng dây và cáp điện phục vụ nhà ở, nhà xưởng, tòa nhà, hệ thống M&E, công trình hạ tầng và dự án. Khách hàng có thể cung cấp công suất tải, cấp điện áp, chiều dài tuyến, phương pháp lắp đặt và yêu cầu công trình để Cáp điện TCT tư vấn quy cách dây/cáp phù hợp và báo giá theo số lượng, chủng loại tại từng thời điểm.
Hiểu đúng dòng điện định mức của dây dẫn là gì là bước quan trọng để lựa chọn dây và cáp điện an toàn, phù hợp với công suất tải và điều kiện vận hành thực tế. Tuy nhiên, không nên chọn tiết diện chỉ dựa vào một bảng tra cố định, bởi khả năng mang dòng của cáp còn phụ thuộc vào vật liệu ruột dẫn, loại cách điện, phương pháp lắp đặt, nhiệt độ môi trường, chiều dài tuyến và số lượng cáp đi chung.
Với công trình dân dụng, nhà xưởng, hệ thống M&E hay dự án công nghiệp, nên xác định đầy đủ công suất, dòng tải, cấp điện áp và điều kiện lắp đặt trước khi chốt quy cách cáp. Nếu chưa chắc nên chọn loại nào, bạn có thể liên hệ Cáp điện TCT để được tư vấn lựa chọn dây/cáp phù hợp với nhu cầu thực tế và nhận báo giá theo chủng loại, tiết diện, số lượng tại từng thời điểm.