Được biết đến như là xương sống của hệ thống, của toà nhà hay phân xưởng. Dây dẫn điện đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo việc truyền dẫn và cung cấp năng lượng cho các thiết bị hoạt động. Chính vì thế việc tính tiết diện dây dẫn luôn là một nhiệm vụ quan trọng của người kỹ thuật. Vậy cần kỹ thuật gì? Hay có mấy cách để tính toán tiết diện dây dẫn trong thực tế?
Qua bài viết này chúng ta hãy cùng nhau thảo luận, mổ xẻ vấn đề mà 9 người thì 10 ý này nhé!
Bắt đầu thôi nào!
Tiết diện dây dẫn là gì?
Tiết diện dây dẫn là gì? Chúng ta học rồi, biết rồi nhưng rất dễ quên khái niệm này đúng không các bạn?
Theo chương trình học vật lý, thì tiết diện dây dẫn được định nghĩa là phần diện tích mặt cắt vuông góc với dây dẫn. Tức là cái phần mà chúng ta nhìn thấy khi lấy kéo hay kềm cắt ngang dây điện theo góc vuông với dây thì được gọi là tiết diện dây dẫn. Lưu ý là phần diện tích này chỉ bao gồm phần mặt kim loại của dây, chứ không bao gồm phần vỏ dây các bạn nhé.
Hình minh hoạ bên dưới thể hiện mặt cắt cho chúng ta thấy được phần tiết diện dây dẫn.
Tính tiết diện dây dẫn
Việc tính toán tiết diện dây dẫn là một công việc bắt buộc. Mục đích để chọn lựa đúng và phù hợp loại dây dẫn điện cho ứng dụng hay hệ thống điện trong công nghiệp hay dân dụng…
Tính toán tiết diện dây dẫn thông thường theo 3 phương pháp như sau:
- Tính toán chọn tiết diện dây theo công thức
- Chọn tiết diện dây dẫn theo tiêu chuẩn quy định
- Tính tiết diện dây dẫn theo kinh nghiệm thi công thực tế. Cách này mình thấy khá nhiều anh chị áp dụng nè. Vì nó nhanh và cũng khá chính xác trong nhiều trường hợp đó. Kinh nghiệm mà lại. Phải không nào các bạn.
Công thức tính tiết diện dây dẫn
Việc tính tiết diện dây dẫn dựa theo công thức cũng không có gì phức tạp cho lắm. Thông thường bước này là nằm trong giai đoạn lên sơ đồ bản vẽ, bóc tách khối lượng vật tư. Tất cả đều dựa trên thông số từ nhà cung cấp và áp dụng công thức để cho ra loại tiết diện dây cần sử dụng.
Cách tính tiết diện dây dẫn theo công thức sẽ lần lượt thực hiện theo các bước sau đây:
Công thức tính tiết diện dây
Chúng ta sẽ áp dụng công thức rất phổ biến này cho việc tính toán tiết diện dây. Sau khi đã tính toán được dòng điện tải và nắm được thông số mật độ dòng điện từ nhà cung cấp dây điện.
Tính toán dòng điện tải cho hộ gia đình như sau:
Cách tính tiết diện dây dẫn
Ví dụ: Nguồn cấp qua công tơ điện cho gia đình bạn là nguồn 1 pha 2 dây 220V. Trong hệ thống điện nhà bạn có các thiết bị:
- Tivi có công suất tiêu thụ khoảng 50W, tương tự:
- Quạt máy là 45W
- Tủ lạnh tiêu thụ khoảng 90W
- Máy giặt tầm 1200W
- 4 bóng đèn có công suất tiêu thụ 4x18W = 72W
- Máy vi tính tiêu thụ khoảng 300W
- P = 50 + 45 + 90 + 1200 + 72 + 300 = 1757W
Thì chúng ta áp dụng công thức: P = UI
- I = P/U = 1757/220 = 7.98A xấp xỉ 8A
Sau đó, chúng ta áp dụng công thức:
S= I/J
Với:
- S: được hiểu là tiết diện dây dẫn cần sử dụng, đơn vị tính là mm²
- I: Chính là dòng điện đi qua mặt cắt vuông của dây, đơn vị là A
- J: Chính là mật độ dòng điện cho phép, được thể hiện bằng đơn vị A/mm²
Lưu ý: Với dây dẫn lõi đồng thì có mật độ dòng điện cho phép xấp xỉ 6A/mm², và dây dẫn lõi nhôm có J gần bằng 4.5A/mm². Sở dĩ mình chỉ đề cập đến 2 loại dây này là vì chúng là 2 loại phổ biến nhất trên thị trường cả trong công nghiệp và dân dụng.
Tiếp theo ví dụ trên ta có: S = 8/6 = 1.33 mm²
Vậy chúng ta sẽ chọn dây có tiết diện lớn hơn 1.33 là 1.5 mm² hay 2 mm²
Cách tính tiết diện dây dẫn 3 pha
Ví dụ về tính toán tiết diện dây dẫn cho hệ thống điện 3 pha trong 1 xưởng sản xuất. Bỏ qua các thiết bị tiêu thụ khác, chúng ta có được công suất tiêu thụ điện của xưởng là 20Kw với loại dây dẫn là dây đồng, cosφ = 0.8. Như vậy, chúng ta giải bài toán như sau:
- Dòng điện qua mặt cắt dây được tính: P = √3UICosφ
- I = P/√3UCosφ = 20000/√8 = 38A
- Tiết diện dây dẫn tính theo công thức trên ta có:
- S = I/J = 38/6 = 6.3 mm²
Để đảm bảo an toàn, chúng ta sẽ chọn dây dẫn lớn hơn từ 1 đến 2 cấp cho hệ thống này. Vậy tiết diện dây đồng cần chọn là 10 mm².
Bảng tính tiết diện dây dẫn
Ngoài cách làm như trên, chúng ta có thể sử dụng bảng đã tính toán sẵn để tra tiết diện dây dẫn theo dòng điện. Ngoài ra, trên internet còn có phần mềm giúp chúng ta tính nhanh tiết diện dây và chọn dây theo thông số của chúng ta. Sau đây mình chia sẻ với các bạn về bảng tính tiết diện dây dẫn.
Để tính nhanh giá trị dòng điện, chúng ta có cách tính dựa vào công suất như sau:
Có thể nói đây là cách nhẩm nhanh, cũng khá chính xác trong trường hợp chúng ta muốn chọn nhanh tiết diện dây dẫn điện cho công trình.
- Với nguồn điện 1 pha thì áp dụng I = 6P
- Nguồn điện cấp là 3 pha thì chúng ta sử dụng cách tính I = 2P
Với cách nhẩm nhanh này thì đơn vị của I là A và đơn vị tính công suất là kW
Quay lại ví dụ trên ta nhẩm tính thử khi biết P = 20kW, mạng 3 pha.
Khi đó: I = 2P = 2 x 20 = 40A . Tra bảng trên ta suy ra S = 10mm².
Cũng khá chính xác, kết quả chấp nhận được đúng không các bạn. Và đây có thể coi như là cách thứ 2: “chọn tiết diện dây dẫn theo tiêu chuẩn quy định”
Vậy cách thứ 3 sẽ như thế nào?
Tính tiết diện dây dẫn theo kinh nghiệm
Với cách tính này, chủ yếu dựa vào tay nghề và thâm niên của người kỹ sư. Vì chúng hoàn toàn dựa trên kinh nghiệm thực chiến của họ. Do đó, đòi hỏi người áp dụng phương pháp phải am hiểu và có nhiều kinh nghiệm chọn dây thực tế.
Ví dụ như đối với nhà phố thì họ thường bóc dây chính 4 mm² và dây nhánh 2.5 mm², dây cấp cho đèn chiếu sáng tầm 1.5 mm².
Những yếu tố ảnh hưởng đến chọn tiết diện dây
Bên cạnh việc áp dụng công thức hay kinh nghiệm tính toán chọn tiết diện dây dẫn. Thì trên thực tế cũng có không ít yếu tố ảnh hưởng đến công việc tính toán chọn dây điện này của chúng ta. Những yếu tố đó là gì? Ảnh hưởng như thế nào? Chúng ta cùng phân tích nhé!
- Việc gia tăng thiết bị phụ tải đột biến trong thời gian dài sẽ ảnh hưởng đến dây dẫn, bởi khi đó dòng định mức lớn hơn dòng chịu đựng của dây, làm dây phát nhiệt nhanh và quá nhiệt trong thời gian dài. Làm hỏng lớp vỏ dây dẫn, hay thậm chí làm đứt dây. Đây có thể coi là một yếu tố ngoài tính toán, thường xảy ra trong dân dụng nhiều hơn.
- Độ sụt áp
- Nhiệt độ môi trường
- Vị trí đi dây
- Cách thi công
- Dòng sự cố từ nguồn…
Qua bài viết này, chắc hẳn chúng ta lại có thêm những kinh nghiệm về tính tiết diện dây dẫn. Sau này khi cần thì có bí kíp để áp dụng rồi đúng không nào?
Hy vọng sẽ nhận được những đóng góp và chia sẻ của các bạn. Cảm ơn!
