Lựa chọn dây cáp điện đúng cách trong dân dụng và công nghiệp

Hiện nay, các thiết bị tiêu thụ điện năng ngày càng được sử dụng phổ biến trong đời sống xung quanh chúng ta, đặc biệt trong kỷ nguyên Cách mạng công nghệ và công nghiệp 4.0, kéo theo đó, việc lựa chọn dây cáp điện cũng ngày càng được chú trọng hơn để đảm bảo an toàn và hiệu suất của hệ thống, thiết bị tiêu thụ điện. Hiện nay, nhiều loại cáp điện khác nhau trên thị trường hiện nay khiến người tiêu dùng bối rối và đòi hỏi người dùng cần có kiến thức để hiểu cách chọn cáp điện sao cho đúng cách. Từ đó, giúp quý vị và các bạn tránh được những rủi ro liên quan tới an toàn điện không đáng có xảy ra. Trong bài viết này, đội ngũ Marketing của ADACO sẽ gửi đến quý vị và các bạn một số thông tin cần thiết về cách chọn cáp theo dòng điện, công suất, cách tính tiết diện, trọng lượng cáp điện,v.v.

Tại sao cần lựa chọn dây cáp điện đúng cách?

Việc chọn cáp điện không chỉ ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động của hệ thống mà còn đảm bảo an toàn cho người sử dụng. Nếu chọn sai, có thể dẫn đến quá tải, chập điện hoặc thậm chí là cháy nổ.

Các yếu tố cần xem xét khi lựa chọn cáp điện

• Dòng điện: Xác định dòng điện tối đa mà cáp cần chịu.
• Công suất: Tính toán công suất tiêu thụ để chọn cáp điện theo công suất phù hợp.
• Môi trường sử dụng: Cáp điện có thể bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ, độ ẩm và các yếu tố khác.

Cách chọn cáp điện

• Dựa vào bảng tính sẵn do nhà sản xuất cung cấp để chọn cáp điện: Sử dụng bảng do nhà cung cấp tính toán sẵn để xác định loại cáp phù hợp dựa trên dòng điện và công suất và các thông số liên quan đến kích thước của cáp như (tiết diện dây dẫn, dòng định mức,v.v).
• Dựa theo cách tính, công thức tính để lựa chọn cáp điện: Ta có thể tham khảo một số công thức, cách tính toán dựa theo các tiêu chuẩn lựa chọn dây cáp điện để đảm bảo an toàn và hiệu suất.

Bảng tra cứu thông số dây cáp điện

Bảng tra cứu thông số dây cáp điện cung cấp cho người dùng các thông tin của từng loại dây cáp điện như: dòng điện định mức, đường kính dây dẫn, tiết diện lõi dây, số lượng sợi cáp/tao cáp (lõi dây dẫn), khối lượng của cáp trên mỗi mét dây,v.v.

Phương pháp tính toán tiết diện dây cáp điện

Việc xác định tiết diện dây dẫn điện phù hợp với công suất dòng điện có thể thực hiện theo nhiều cách khác nhau. Tuy nhiên, có bốn phương pháp chính thường được áp dụng:

• Tính toán tiết diện dây dẫn qua công thức: Sử dụng các công thức chuyên dụng để tính toán tiết diện cần thiết.
• Tham khảo tiêu chuẩn quy định: Lựa chọn tiết diện dựa trên các tiêu chuẩn kỹ thuật đã được quy định.
• Dựa vào kinh nghiệm thực tế: Áp dụng kinh nghiệm sử dụng thực tế để xác định tiết diện dây dẫn.
• Sử dụng bảng tra cứu của nhà sản xuất: Tham khảo bảng tra công suất và khả năng chịu tải của dây điện từ nhà sản xuất để chọn lựa.

Công thức tính tiết diện dây dẫn điện phù hợp với công suất dòng điện

Công thức tính tiết diện dây điện có thể được diễn giải như sau: S=I/J. Trong đó:

• S: Tiết diện dây dẫn (mm²)
• I: Dòng điện chạy qua mặt cắt vuông (Ampere, A)
• J: Mật độ dòng điện cho phép (A/mm²)
• Mật độ dòng điện cho phép của dây đồng: J≈6 A/mm²
• Mật độ dòng điện cho phép của dây nhôm: J≈4,5 A/mm²

Ví dụ: Giả sử một thiết bị điện 3 pha có công suất là 15 kW. Ta có:

Cường độ dòng điện tổng:

• I = P / U
• I = 15000 / 380 ≈ 39,47 A

Tiết diện dây dẫn:

• S = I / J
• S = 39,47 / 6 ≈ 6,58 mm²

​​Kết luận: Chọn dây dẫn điện có tiết diện là 7 mm².

Ngoài ra, bạn cũng có thể tham khảo các công thức dưới đây để tính giá trị cường độ dòng điện và công suất dưới đây:

Bảng chọn tiết diện dây dẫn theo tiêu chuẩn

Việc lựa chọn tiết diện dây dẫn điện theo các tiêu chuẩn hiện hành là rất quan trọng và phổ biến. Sử dụng bảng chọn tiết diện dây dẫn theo dòng điện không chỉ giúp đơn giản hóa quá trình thiết kế và thi công công trình mà còn đảm bảo tính tuân thủ với các tiêu chuẩn đã được thiết lập, như tiêu chuẩn IEC 60439.

Theo tiêu chuẩn IEC 60439, các dòng điện và tiết diện dây dẫn lên đến 400A có thể được tham khảo từ bảng 8 trong tài liệu IEC 60439-1. Việc áp dụng các bảng này sẽ giúp các kỹ sư và nhà thầu dễ dàng hơn trong việc lựa chọn dây dẫn phù hợp cho các ứng dụng điện năng.

Dòng điện và tiết diện dây dẫn, cũng như thanh cái, trong khoảng từ 400A đến 3150A có thể được tham khảo từ bảng 9 trong tiêu chuẩn IEC 60439-1. Việc sử dụng bảng này sẽ hỗ trợ các kỹ sư trong việc xác định kích thước dây dẫn và thanh cái phù hợp, đảm bảo an toàn và hiệu quả cho hệ thống điện.

Chọn dây dẫn điện, cáp điện dựa theo kinh nghiệm và tính toán ước chừng

Nhằm giúp quý vị và các bạn có thể lựa chọn được dây cáp điện nhanh chóng, chính xác, phù hợp với mức độ tiêu thụ của gia đình mình. Đội ngũ của ADACO đã tham khảo ý kiến của một số kỹ thuật viên, các anh em chuyên thi công điện gia đình, điện dân dụng về kiến thức và một số kinh nghiệm nhất định trong quá trình lựa chọn dây cáp điện để thi công hệ điện cho hộ gia đình, văn phòng, nhà xưởng như sau:

• Xác định dòng điện và nguồn điện sẽ sử dụng: đây là bước đầu tiên và tiên quyết để xác định xem những thiết bị mình dùng sẽ là điện 1 pha (điện dân dụng) hay điện 3 pha (cho các thiết bị, máy móc công nghiệp). Đồng thời, ta cần phải xác định dựa theo nguồn cung cấp điện tại nơi ở, sản xuất kinh doanh của mình thuộc loại nguồn điện pha nào. Hiện nay, đa phần điện lưới từ nguồn cấp dùng tại các hộ gia đình là điện 1 pha (2 dây) 220V. Trong khi, các thiết bị, máy móc công nghiệp lại sử dụng hệ điện 3 pha 380V (tối thiểu) hoặc từ 0.6 đến 1kV (điện hạ thế) tuỳ theo công suất và cường độ dòng chịu tải dòng điện của thiết bị.
• Tính toán tổng công suất các thiết bị tiêu thụ điện:  các thiết bị tiêu thụ điện trong nhà bao gồm: đèn, quạt, nồi cơm điện, tủ lạnh, máy điều hoà, máy giặt, lò vi sóng,v.v. Đối với những đơn vị sản xuất thì cần tính toán công suất tiêu thụ điện của toàn bộ thiết bị, dây chuyền máy móc sản xuất,v.v.

Lưu ý: đối với những thiết bị thụ điện, thường đều có ghi công suất, trị số có đơn là W hay kW (Kilô-Woat) hoặc HP (mã lực – Horse Power). Dựa theo tính toán tương đối, ta có thể xem xét tất cả những giá trị, số công suất ghi trên các thiết bị.

Trên các thiết bị tiêu thụ điện, đều có ghi trị số công suất, có đơn vị là W (Woat) hoặc kW (Kilô-Woat) hoặc HP (Horse Power- Mã Lực). Một cách gần đúng, có thể xem tất cả các trị số công suất ghi trên các thiết bị là công suất tiêu thụ điện. Vì vậy, tổng công suất thiết bị tiêu thụ điện là tổng của tất cả trị số công suất của các thiết bị tiêu thụ điện trong nhà.

Khi gặp các đơn vị công suất tiêu thụ điện khác nhau, ta có thể quy đổi sang cùng một đơn vị như sau:
1kW = 1.000W
1HP = 750W

Dây dẫn chính:
Đây sẽ là đoạn dây dẫn điện tiếp tục dẫn từ đồng hồ điện đến những tủ điện trong các khu vực chính trong nhà (tầng 1, tầng 2, tầng 3,…). Ta có các bước sau để tính công suất:

• Bước 1: Tính tổng công suất các thiết bị điện sử dụng đồng thời. Giả sử tổng công suất của các thiết bị điện trong gia đình là P = 8 kW.
• Bước 2: Áp dụng công thức tính dòng điện. Sử dụng công thức: I = P / U, với U = 220V: I = (8 × 1000) / 220 ≈ 36.36 A.
• Bước 3: Tính tiết diện dây, ta áp dụng công thức: S = I / J. Giả sử J = 6 (dòng an toàn cho dây dẫn): S = 36.36 / 6 ≈ 6.06 mm².
• Bước 4: Chọn dây phù hợp: Hiện nay, trên thị trường có các loại dây 6 mm² và 10 mm². Bạn nên chọn dây có tiết diện lớn hơn, tức là 10 mm² để đảm bảo an toàn.

Lựa chọn dây cho từng nhánh và dây đến từng thiết bị tiêu thụ điện:

Dây nhánh là phần dây dẫn đến các ổ điện và các thiết bị tiêu thụ điện như đèn, tủ lạnh, tivi,v.v.

• Công tắc điện, ổ cắm hay những thiết bị công suất yếu dưới 1kW chúng ta nên dùng đồng loại dây súp mềm, tiết diện 2 x 1,5 mm².
• Các thiết bị công suất lớn hơn 1 chút, khoảng từ 1kW, 2kW, 3kW, chúng ta nên dùng loại cáp PVC 2 lớp cách điện, tiết diện 2 x 2,5mm² hoặc 3×2,5mm² (2 dây pha và 1 tiếp địa) để đảm bảo an toàn. Các thiết bị mà chúng ta dễ thấy nhất trong gia đình có công suất như trên có thể kể đến ấm đun nước siêu tốc, máy sưởi,v.v.
• Còn lại, những thiết bị công suất lớn hơn 2 đến 3kW thì phải tùy theo công suất mà tính tiết diện như các công thức trên để đảm bảo an toàn, tránh quá tải gây chập, cháy dây điện.

Bảng tra công suất và khả năng chịu tải dây điện dân dụng

Khi lựa chọn dây điện cho các thiết bị dân dụng, việc tra cứu công suất và khả năng chịu tải là rất quan trọng. Dưới đây là hướng dẫn cụ thể:

• Dây điện 1.5 mm²: Mã hàng thường gặp là CV 1.5. Theo bảng khả năng chịu tải, dây này có thể chịu tải tối đa 2 kW (tương đương 2000 W). Nếu tổng công suất của thiết bị điện nhỏ hơn 2000 W, bạn nên sử dụng dây điện 1.5 mm².
• Dây điện 2.5 mm²: Nếu tổng công suất của thiết bị nằm trong khoảng từ 2000 W đến 3300 W, lựa chọn dây điện 2.5 mm² là hợp lý.
• Dây điện 4.0 mm²: Khi tổng công suất từ 3300 W đến 4400 W, dây điện 4.0 mm² sẽ là sự lựa chọn tối ưu.
• Dây điện 6.0 mm²: Đối với tổng công suất từ 4400 W đến 6600 W, dây điện 6.0 mm² sẽ đáp ứng nhu cầu của bạn.

Tiếp tục áp dụng quy tắc tương tự cho các loại dây dẫn khác để đảm bảo an toàn và hiệu quả cho hệ thống điện trong gia đình.

Hướng dẫn cách lựa chọn dây cáp điện cho thiết bị dùng điện 3 pha trong công nghiệp

Việc lựa chọn dây cáp điện phù hợp cho thiết bị điện 3 pha trong công nghiệp là rất quan trọng để đảm bảo an toàn và hiệu quả hoạt động. Dưới đây là các bước hướng dẫn cụ thể:

Tính toán dòng điện

Để xác định dòng điện cần thiết, bạn có thể sử dụng công thức:

I = P / (√3 × U × cos φ)

Trong đó:

• I: dòng chịu tải của cáp điện (A)
• P: công suất (W)
• U: điện áp (V) – thường là 380V cho hệ thống 3 pha.
• cos φ: hệ số công suất (thường khoảng 0.8 đến 1).

Lựa chọn tiết diện dây

Dựa vào dòng điện đã tính toán, bạn có thể tra cứu bảng khả năng chịu tải của dây dẫn để chọn tiết diện dây phù hợp. Dưới đây là một số quy tắc chung:

• Dây 1.5 mm²: Thích hợp cho dòng điện tối đa khoảng 14 A.
• Dây 2.5 mm²: Thích hợp cho dòng điện tối đa khoảng 20 A.
• Dây 4.0 mm²: Thích hợp cho dòng điện tối đa khoảng 25 A.
• Dây 6.0 mm²: Thích hợp cho dòng điện tối đa khoảng 32 A.
• Dây 10 mm²: Thích hợp cho dòng điện tối đa khoảng 40 A.
• Dây 16 mm²: Thích hợp cho dòng điện tối đa khoảng 63 A.
• Dây 25 mm²: Thích hợp cho dòng điện tối đa khoảng 80 A.

Lưu ý: con số trên đây có tính tham khảo, đối với một số dòng cáp điện công nghiệp có thể sẽ có sự khác biệt về thông số cường độ dòng điện. Điều này là do cấu tạo số lượng sợi cáp trong mỗi lõi dây dẫn của một số dòng cáp điện có sự khác nhau dẫn tới khả năng chịu tải dòng điện thực tế có thể không giống nhau. Thông số cụ thể thường nhà sản xuất cáp điện sẽ công bố đi kèm theo mỗi loại cáp điện trong bảng thông số kỹ thuật cụ thể.

Xác định số lõi dây

Đối với các thiết bị điện 3 pha thường sử dụng những loại dây cáp điện có số lõi từ:

• 3 lõi: dùng cho hệ thống điện  3 pha không có nối đất.
• 4 lõi: dùng cho hệ điện 3 pha có nối đất, bao gồm 3 dây pha và 1 dây nối đất.
• 6 lõi: dùng cho thiết bị dùng cho hệ điện 3 pha, gồm 3 dây pha và 3 dây tiếp địa.

Xem xét điều kiện lắp đặt

Khi lắp đặt dây cáp điện cho thiết bị, máy móc công nghiệp ta cũng cần lưu ý một số yếu tố, điều kiện trong quá trình lắp đặt dây cáp điện như:

• Nhiệt độ môi trường: Nếu môi trường nóng, cần chọn dây có tiết diện lớn hơn.
• Độ dài dây: Dây dài có thể gây sụt áp, cần tính toán lại tiết diện dây cho phù hợp.

Kiểm tra tiêu chuẩn

Đảm bảo dây cáp bạn chọn đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn và chất lượng hiện hành (như IEC, TCVN), các tiêu chuẩn kỹ thuật khác được công nhận rộng rãi trên toàn cầu như VDE, ICEA/CAN, AS/NZS.

Ví dụ thực tế về lựa chọn dây cáp điện cho thiết bị điện 3 pha trong khai thác mỏ

Dưới đây là một số ví dụ cụ thể về cách lựa chọn dây cáp điện công nghiệp cho các thiết bị như máy xúc, máy ủi và xe ben điện trong ngành khai thác mỏ.

Máy xúc

• Công suất: 75 kW
• Điện áp: 380 V
• Hệ số công suất: 0.85

Chuyển đổi công suất: P = 75 * 1000 = 75000 W

Áp dụng công thức tính cường độ dòng điện như sau: I = 75000 / (√3 * 380 * 0.85) ≈ 119 A

Lựa chọn dây cáp: Dựa vào bảng khả năng chịu tải, dây cáp 25 mm² có thể chịu tải tối đa khoảng 80 A, do đó cần chọn dây cáp 35 mm² để đảm bảo an toàn cho máy xúc trong quá trình vận hành với dòng điện.

Áp dụng tương tự với Máy ủi hay Xe ben điện dùng trong hoạt động khai thác khoáng sản ta có những gợi ý về tiết diện dây cáp điện 3 pha tương ứng phù hợp lần lượt là: 50mm² và 35mm².

Ngoài ra, thông thường thì các loại dây cáp điện dân dụng sẽ có bảng tính công suất chịu tải của dây cáp điện riêng tuỳ theo thiết kế từ nhà sản xuất (hoặc thông số công suất chịu tải có thể tính toán công suất chịu tải thực tế của dây cáp điện dựa theo một số những thông số như sau: điện áp mà cáp điện sử dụng, hệ số công suất, cường độ dòng điện – dựa theo tiết diện dây cáp điện mà áng chừng. Chẳng hạn như đối với dây cáp điện thì công thức tính công suất chịu tải dòng điện của cáp điện như sau: $P=U\cdot I\cdot \cos \varphi$

Ngược lại để tính dòng định mức của cáp điện trong trường hợp không có trong bảng tính do nhà sản xuất cung cấp, ta có thể tính toán dòng điện định mức của dây cáp điện dựa theo công thức sau đã nêu ở trên trong phần tính toán dòng điện.

Về hệ số công suất

Hệ số công suất ($\cos \varphi$) là tỷ lệ giữa công suất thực (P) và công suất biểu kiến (S). Nó cho biết hiệu quả sử dụng điện năng trong hệ thống.

Công thức tính hệ số công suất: cos⁡ϕ = P/S

• $P$ là công suất thực (W)
• $S$ là công suất biểu kiến (VA)

Cách tính trọng lượng cáp điện

Thông thường, đối với những dòng dây cáp điện công nghiệp sản xuất theo các tiêu chuẩn cao như AS/NZS, VDE, ICEA/CAN nhà sản xuất sẽ cung cấp những thông tin liên quan tới trọng lượng dây cáp điện theo độ dài cáp. Ví dụ như trong bảng dưới đây:

Kết Luận

Việc lựa chọn dây cáp điện là một quá trình quan trọng và cần thiết để đảm bảo an toàn và hiệu suất cho hệ thống điện. Bằng cách hiểu rõ cách chọn cáp điện theo dòng điện và công suất, bạn sẽ có thể đưa ra quyết định đúng đắn và hiệu quả cho hệ thống điện của mình. Hãy tham khảo các bảng tra cứu và tiêu chuẩn kỹ thuật để lựa chọn dây cáp điện phù hợp nhất với nhu cầu sử dụng của bạn.