Cách chọn tiết diện dây dẫn điện phù hợp với công suất thiết bị

Cách chọn tiết diện dây dẫn điện phù hợp với công suất thiết bị

Trong thiết kế hệ thống điện, khái niệm tiết diện dây dẫn điện giúp ta chọn loại dây điện nào phù hợp cũng như thiết kế hệ thống điện phù hợp với công suất thiết bị. Hiểu và biết cách chọn tiết diện dây dẫn điện sẽ đảm bảo các thiết bị điện vận hành ổn định và không bị quá tải khi sử dụng, an toàn phòng cháy chữa cháy.

Vậy tiết diện dây dẫn là gì, cách chọn dây dẫn điện phù hợp theo công suất chịu tải như thế nào…  trong bài viết này Khôi Ngô Security sẽ giải đáp các thắc mắc đó, đồng thời tổng hợp bảng tra cứu tiết diện dây dẫn theo công suất, cường độ dòng điện cụ thể.

Tiết diện dây dẫn điện là gì?

Tiết diện dây dẫn là diện tích phần mặt cắt ngang thu được khi ta cắt dây dẫn điện bằng một mặt phẳng vuông góc với nó, không tính lớp vỏ bọc cách điện.

Điều này có nghĩa rằng khi ta cắt dây điện (với lõi đồng, nhôm, vàng, bạc, dây lõi kim loại hoặc lõi quang…) có hình tròn ta sẽ có được tiết diện tròn. Điều tương tự khi cắt dây điện vuông sẽ có tiết diện vuông. Dù hình dạng tròn hay vuông thì tổng diện tích mặt phẳng cắt đó đều là tiết diện của dây dẫn.

Cach chon day dan dien theo tiet dien va cong suat thiet bi
Cách chọn tiết diện dây dẫn điện

Đơn vị tính:

  • Diện tích mặt cắt ngang có đơn vị là mm².

Tác động của tiết diện dây dẫn đối với dòng điện:

Với các loại dây có chất liệu giống nhau, diện tích mặt cắt ngang càng lớn sẽ dẫn đến điện trở trên milimét vuông ít hơn. Hiểu một cách khác, tiết diện càng lớn sẽ tăng khả năng dẫn điện.

Tiết diện lớn giúp dòng điện đi qua dễ dàng hơn, điều này làm tăng khả năng chịu tải của dây dẫn.

Dây điện nhiều lõi:

Đối với cáp điện hoặc cáp quang nhiều lõi, tiết diện của chúng bằng tổng tiết diện các lõi cáp nhỏ bên trong cộng lại. Nếu các lõi bằng nhau, tiết diện cáp bằng tiết diện của 1 lõi nhân với tổng số lõi cáp bên trong.

Cách tính tiết diện dây điện nhiều lõi xoắn
Cách tính tiết diện dây điện nhiều lõi xoắn

Mặt cắt của dây dẫn điện:

Tiết diện dây dẫn điện đã trở thành một phương pháp tiêu chuẩn để so sánh độ dẫn điện của các loại cáp khác nhau trên thị trường. Tuy nhiên cần lưu ý rằng cùng một tiết diện (diện tích mặt cắt) giống nhau nhưng các chất liệu khác nhau sẽ có trở kháng và công suất khác nhau.

  • Ví dụ: kim loại bạc không có hiệu suất dẫn điện bằng đồng, và kim loại đồng không dẫn điện tốt bằng vàng.

Công thức tính tiết diện dây dẫn theo công suất tiêu thụ

Công suất tức thời:

Công suất điện tức thời (tại thời điểm tính toán t) là P (t) = U (t) x I (t).

Trong đó:

  • t là thời điểm tính toán.
  • U là các giá trị tức thời của điện áp (tính bằng Volt).
  • I là cường độ dòng điện tức thời (tính bằng Ampe).
  • P là công suất tức thời được (tính bằng Watt).

Công thức tính công suất tiêu thụ điện:

Nếu U và I không đổi theo thời gian tức dòng điện không đổi thì ta có công thức tính công suất tiêu thụ sẽ là (đây là công thức phổ biến nhất để tính công suất):

 P = U x I x Cosφ 

  • Đơn vị tính công suất P là Watt (W), được đặt theo tên của nhà khoa học James Watt.
  • Đơn vị tính hiệu điện thế U là Volt (V), được đặt theo tên của nhà vật lý người Ý Alessandro Volta
  • Đơn vị tính cường độ dòng điện I là Ampe (A), lấy tên theo nhà Vật lý và Toán học người Pháp là André Marie Ampère
  • Cosφ là hệ số công suất. Ở Việt Nam, hệ số công suất của lưới điện là 0,8.

Công thức tính cường độ dòng điện:

  • Công thức tính cường độ dòng điện dòng điện 1 pha:

 I = P / U * Cosφ 

  • Công thức tính dòng điện ba pha:

I = P / (√3 * pf * V)

Công thức dùng để tính tiết diện của dây dẫn:

 S = I / J 

  • S: tiết diện (diện tích mặt cắt) dây dẫn (mm2)
  • I: Dòng điện chạy qua tiết diện vuông (A)
  • J: Mật độ dòng điện cho phép (A / mm2), phụ thuộc vào chất liệu của dây dẫn. Với các loại dây điện có chất lượng tốt trên thị trường như Cadivi, Lioa… lõi đồng nguyên chất, J = (4-6).
    Tuy nhiên để đảm bảo an toàn, chúng ta nên chọn hệ số J từ 4 – 5.
Công thức tính tiết diện dây dẫn điện
Công thức tính tiết diện dây dẫn điện
Ví dụ 1: Cách tính tiết diện dây dẫn cho 1 nồi áp suất có công suất 6KW dùng điện một pha:
  • Đầu tiên ta tính cường độ dòng điện: I = P / U * 0,8 = 6000w / (220v * 0,8) = 34,2A
  • Tiếp theo áp dụng công thức S = I / J để tính tiết diện dây dẫn: S = 34,2 / 6 = 5,7 mm² (giả định ta chọn loại dây chất lượng tốt có hệ số J = 6)

=> Như vậy để chịu tải công suất 6KW, ta cần chọn dây đồng có tiết diện >= 5,7mm². Trên thực tế, bạn có thể chọn loại cáp Cadvi 6.0 (cáp điện Cadivi 6.0 là sản phẩm cáp có tiết diện 6mm2 và hoạt động ở 450 / 750V)

Ví dụ 2: Xác định công suất chịu tải từ tiết diện của dây dẫn Cadivi 2.0 (tức S = 2mm²):
  • Giả sử hệ số J = 5 (chọn loại dây chất lượng ổn định).
  • Đầu tiên áp dụng công thức trên ta tính cường độ dòng điện I = S * J = 2mm² * 5 = 10A
  • Tiếp theo ta tính ra công suất tối đa: P = (U * 0,8) * I = (220V * 0,8) * 10A = 1760 W

=> Như vậy với dây Cadivi 2.0, công suất tối đa khi sử dụng thiết bị là 1,76KW (tương đương với 1 bình nước siêu tốc loại lớn hoặc 1 bàn ủi loại cỡ lớn).

Ví dụ 3: Xác định công suất chịu tải từ tiết diện của dây dẫn Cadivi 0.5 (tức S = 0,5mm²):
  • Giả sử hệ số J = 5 (chọn loại dây chất lượng ổn định).
  • Đầu tiên áp dụng công thức trên ta tính cường độ dòng điện I = S * J = 0,5mm² * 5 = 2A
  • Tiếp theo ta tính ra công suất tối đa: P = U x I = (220V * 0,8) * 2A = 350 W

=> Như vậy với dây Cadivi 2.0, công suất tối đa khi sử dụng thiết bị là 0,3KW (tương đương với 1 bình nước siêu tốc loại lớn hoặc 1 bàn ủi loại lớn).

Bảng tra cứu tiết diện dây dẫn – Cường độ dòng điện và công suất tiêu thụ

Bảng tra cứu dưới đây sẽ thể hiện mối tương quan giữa các đại lượng tiết diện dây dẫn, cường độ dòng diện và công suất chịu tải. Bảng này sẽ giúp chúng ta tra cứu nhanh khi ứng dụng thực tế.

Một số giả định:
  • Chọn các thương hiệu dây điện uy tín như Cadivi, LS-Vina, Daphaco, cáp Trần Phú… có hệ số J = 6.
  • Độ dài tối đa: 30 – 40m để không làm giảm suy giảm điện áp trên đường truyền.
  • Cosφ = 0,8
Bảng tra cứu tiết diện dây dẫn điện để chọn loại dây điện phù hợp:
Loại dây
(J = 6)
Tiết diện dây
S (mm²)
Cường độ  dòng
I (A)
Công suất tải
P (W)
Cadivi 0.5 0,5 3,0 528
Cadivi 1.0 1,0 6,0 1.056
Cadivi 1.5 1,5 9,0 1.584
Cadivi 2.0 2,0 12,0 2.112
Cadivi 2.5 2,5 15,0 2.640
Cadivi 3.0 3,0 18,0 3.168
Cadivi 3.5 3,5 21,0 3.696
Cadivi 4.0 4,0 24,0 4.224
Cadivi 4.5 4,5 27,0 4.752
Cadivi 5.0 5,0 30,0 5.280
Cadivi 5.5 5,5 33,0 5.808
Cadivi 6.0 6,0 36,0 6.336
Cadivi 6.5 6,5 39,0 6.864
Cadivi 7.0 7,0 42,0 7.392
Cadivi 7.5 7,5 45,0 7.920
Cadivi 8.0 8,0 48,0 8.448
Cadivi 8.5 8,5 51,0 8.976
Cadivi 9.0 9,0 54,0 9.504
Cadivi 9.5 9,5 57,0 10.032
Cadivi 10.0 10,0 60,0 10.560

Chuyển đổi đơn vị đo

Một số động cơ người ta không dùng đơn vị đo công suất là Watt mà dùng đơn vị mã lực (HP).

Để thuận tiện trong tính toán, ta có công thức quy đổi như sau:

 1HP = 750W 

Bảng quy đổi giữa mã lực (HP) và công suất (Watt):
Mã lực (ngựa)
HP
Công suất
P (Watt)
0,25 188
0,50 375
0,75 563
1,00 750
1,25 938
1,50 1.125
1,75 1.313
2,00 1.500
2,50 1.875
3,00 2.250
3,50 2.625
4,00 3.000
4,50 3.375
5,00 3.750
5,50 4.125
6,00 4.500
6,50 4.875
7,00 5.250
7,50 5.625
8,00 6.000
8,50 6.375
9,00 6.750
9,50 7.125
10,00 7.500
10,50 7.875
11,00 8.250
11,50 8.625
12,00 9.000
12,50 9.375
13,00 9.750
13,50 10.125
14,00 10.500
14,50 10.875
15,00 11.250

Trên đây là nội dung hướng dẫn cách chọn tiết diện dây dẫn điện phù hợp theo công suất chịu tải của hệ thống cũng như bảng tra cứu chọn loại dây dẫn phù hợp theo công suất và cường độ dòng điện.

Chúc các bạn thành công!

Khôi Ngô Security

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

0908375212