Công thức tính tiết diện dây dẫn 3 pha - Hướng dẫn tính chi tiết

Công thức này giúp xác định chính xác kích thước dây dẫn cần thiết để đảm bảo an toàn và giảm tổn hao điện năng trong hệ thống điện 3 pha, đặc biệt quan trọng khi lắp đặt máy móc, trạm biến áp hoặc hệ thống điện công nghiệp. Việc chọn đúng tiết diện không chỉ giúp hệ thống vận hành ổn định mà còn kéo dài tuổi thọ thiết bị và giảm rủi ro quá tải. Bài viết này sẽ hướng dẫn tính toán chi tiết cho từng trường hợp, mời bạn đọc theo dõi.

1. Công thức tính tiết diện dây dẫn điện 3 pha

Cách tính tiết diện dây dẫn 3 pha được quy ước theo công thức sau: S = I/ J

Trong công thức trên, ta có:

- S là tiết diện dây dẫn (tính bằng mm2)

- I là cường độ dòng điện chạy qua phần mặt cắt vuông (đơn vị A)

- J là mật độ dòng điện cho phép (A/ mm2). Thông thường, mật độ cho phép (J) của dây đồng thường xấp xỉ bằng 6A/ mm2, còn dây nhôm thường xấp xỉ bằng 4,5A/ mm2.

Chúng ta cần quy đổi các trị số công suất về cùng 1 đơn vị theo công thức dưới đây: 1kW = 1.000W, 1HP = 750W. Có thể lựa chọn thiết kế, chất liệu dây dẫn theo từng hạng mục công trình cụ thể bằng cách căn cứ vào công suất chịu tải của từng nhánh dây điện trong sơ đồ điện.

2. Áp dụng công thức tính tiết diện dây dẫn

Để lựa chọn tiết diện dây dẫn phù hợp với nhu cầu sử dụng điện trong gia đình hoặc doanh nghiệp, cần áp dụng một số công thức cơ bản dựa trên công suất tiêu thụ và điện áp sử dụng.

2.1. Tính tiết diện dây dẫn cho điện sinh hoạt (1 pha – 220V)

Giả sử tổng công suất của các thiết bị điện trong nhà là 5kW, ta tính được:

• Cường độ dòng điện:
• I = P / U = 5000 / 220 ≈ 22.7A
• Tiết diện cần thiết theo công thức thông dụng:
• S = I / 6 = 22.7 / 6 ≈ 3.78 mm²
• Chọn tiết diện thực tế gần nhất:
• Dây dẫn nên có tiết diện là 4 mm² để đảm bảo an toàn.

Tuy nhiên, nếu dự kiến sẽ có thêm thiết bị điện trong tương lai, nên tính hệ số dự phòng:

• S có dự phòng = 1.75 × 3.78 ≈ 6.6 mm²
• Do đó, lựa chọn dây dẫn 6 mm² là phù hợp cho đường dây cấp nguồn chính.

2.2. Gợi ý lựa chọn dây cho các nhánh phụ:

• Cấp nguồn tầng: 4 mm²
• Dây ổ cắm: 2.5 mm²
• Dây chiếu sáng: 1 – 1.5 mm²

2.3. Tính tiết diện dây cho thiết bị dùng điện 3 pha (380V)

Giả sử một thiết bị 3 pha có công suất 10kW, áp dụng công thức:

• Dòng điện I = P / U = 10000 / 380 ≈ 26.3 A
• Tiết diện S = I / 6 = 26.3 / 6 ≈ 4.4 mm²
• => Nên chọn dây dẫn có tiết diện 5 mm²

2.4. Công thức tham khảo:

Cách tính khác phổ biến trong điện 3 pha:

I = S × J, trong đó J là mật độ dòng điện cho phép (thường lấy từ 4 – 6 A/mm²).

Lưu ý quan trọng:

• Điện 1 pha được sử dụng phổ biến trong gia đình cho các thiết bị thông thường.

• Điện 3 pha thường phục vụ sản xuất hoặc kinh doanh, với chi phí sử dụng cao hơn.
  Vì vậy, chỉ nên dùng điện 3 pha khi có nhu cầu thực sự về công suất và hiệu quả vận hành cho mục đích thương mại.

3. Bảng tra tiết diện dây dẫn theo công suất

Để có bảng chọn tiết diện dây dẫn theo công suất, thường thì người ta sẽ căn cứ vào mật độ dòng điện kinh tế, được tính bằng công thức: S = I ⁄ jkt

Trong công thức trên, ta có:

- S: Là tiết diện dây dẫn (đơn vị tính mm2)

- I: Dòng điện trung bình chạy qua phụ tải, hay còn gọi là dòng điện tính toán lớn nhất của đường dây trong điều kiện làm việc bình thường có tính đến sự tăng trưởng phụ tải theo quy hoạch. Đồng thời, không kể đến dòng điện tăng lên do sự cố hệ thống hoặc đôi khi phải cắt điện để sửa chữa các bộ phận trên lưới điện.

- Jkt: Là mật độ của dòng điện kinh tế, các bạn có thể tham khảo bảng biểu thị của mật độ dòng điện dưới đây:

4. Bảng tra dòng điện cho phép của dây dẫn

Bảng tiết diện dây dẫn và dòng điện cho phép của dây dẫn được áp dụng đối với dây điện đang chôn trực tiếp trong đất. Thông số lắp đặt như sau:

- Nhiệt trở suất của đất là - 1,2 0Cm/ W

- Nhiệt độ đất khoảng - 150C

- Độ sâu chôn dây là - 0,5m

- Nhiệt độ hoạt động tối đa của ruột dây dẫn là 700 độ C.

Hệ số hiệu chỉnh của dây dẫn:

- Dòng điện định mức của cáp được chôn trực tiếp trong đất còn phụ thuộc vào nhiệt độ đất và nhiệt trở suất của đất, trong đó còn phải tính đến hệ số ghép nhóm cũng như hệ số điều chỉnh theo độ sâu đặt dây cáp,…

- Dòng điện định mức cũng như độ sụt áp của cáp CVV/DTA, CVV/WA của ruột đồng, phần cách điện PVC, phần vỏ PVC có giáp bảo vệ. 

Khi chọn dây dẫn, các bạn cần lưu ý đến cả sự phụ thuộc của điện trở vào tiết diện dây dẫn để tính toán cho phù hợp.

Tiết diện ruột dẫn	1 lõi				2 lõi		3 và 4 lõi
	2 cáp đặt cách khoảng		3 cáp tiếp xúc nhau theo hình 3 lá
	Dòng điện định mức	Độ sụt áp	Dòng điện định mức	Độ sụt áp	Dòng điện định mức	Độ sụt áp	Dòng điện định mức	Độ sụt áp
mm2	A	mV	A	mV	A	mV	A	mV
1,5	33	32	29	25	32	29	27	25
2,5	44	20	38	15	41	17	35	15
4	59	11	53	9,5	55	11	47	9,5
6	75	9	66	6,4	69	7,4	59	6,4
10	101	4,8	86	3,8	92	4,4	78	3,8
16	128	3,2	110	2,4	119	2,8	101	2,4
25	168	1,9	142	1,5	158	1,7	132	1,5
35	201	1,4	170	1,1	190	1,3	159	1,1
50	238	0,97	203	0,82	225	0,94	188	0,82
70	292	0,67	248	0,58	277	0,66	233	0,57
95	349	0,50	297	0,44	332	0,49	279	0,42
120	396	0,42	337	0,36	377	0,40	317	0,35
150	443	0,36	376	0,31	422	0,34	355	0,29
185	497	0,31	423	0,27	478	0,29	401	0,25
240	571	0,26	485	0,23	561	0,24	462	0,21
300	640	0,23	542	0,20	616	0,21	517	0,18
400	708	0,22	600	0,19	693	0,19	580	0,17
500	780	0,20	660	0,18	-	-	-	-
630	856	0,19	721	0,16	-	-	-	-
800	895	0,18	756	0,16	-	-	-	-
1000	939	0,18	797	0,15	-	-	-

5. Bảng chọn tiết diện dây dẫn theo dòng điện

Chúng ta cần quy đổi các trị số công suất về cùng 1 đơn vị theo công thức dưới đây: 1kW = 1.000W, 1HP = 750W. Có thể lựa chọn thiết kế, chất liệu dây dẫn theo từng hạng mục công trình cụ thể bằng cách căn cứ vào công suất chịu tải của từng nhánh dây điện trong sơ đồ điện.

Bảng tiết diện dây dẫn và dòng điện được cụ thể hóa ở bảng sau:

6. Các loại dây cáp điện được sử dụng phổ biến

Các loại dây cáp điện được sử dụng phổ biến nhất bao gồm dây đơn ruột cứng, dây đơn mềm, dây đôi, dây xoắn mềm, và dây cáp điện lực. Cụ thể như sau:

• Dây đơn ruột cứng: Đây là loại dây dẫn điện chỉ có một lõi cứng duy nhất, thường được làm bằng chất liệu đồng hoặc nhôm. Dây được bọc một lớp vỏ cách điện bên ngoài bằng nhựa PVC hoặc cao su lưu hóa. Do có lõi cứng, dây có độ ổn định cao khi lắp đặt cố định. Dây đơn ruột cứng thường được sử dụng phổ biến nhất trong hệ thống điện dân dụng đi âm tường, trong các ống bảo vệ, với tiết diện thông thường không quá 10mm².

• Dây đơn mềm: Loại dây này cũng chỉ có một lõi nhưng được cấu tạo từ rất nhiều sợi đồng nhỏ được xoắn lại với nhau, tạo nên độ mềm dẻo và linh hoạt vượt trội so với dây ruột cứng. Lớp vỏ cách điện bên ngoài cũng thường làm bằng nhựa PVC hoặc cao su lưu hóa. Nhờ tính mềm dẻo, dây đơn mềm được ứng dụng rộng rãi trong việc đấu nối các thiết bị điện trong bảng phân phối, tủ điều khiển, làm đầu ra cho các máy móc hoặc dùng làm dây dẫn điện trên ô tô.

• Dây đôi: Dây đôi về cơ bản có cấu tạo gồm hai ruột dây dẫn mềm (tương tự dây đơn mềm) được đặt song song và bọc chung trong một lớp vỏ bảo vệ bên ngoài, thường cũng làm bằng nhựa PVC. Thiết kế này giúp việc đi dây cho các thiết bị điện cầm tay, đèn di động hoặc các thiết bị yêu cầu hai dây nguồn trở nên gọn gàng và tiện lợi hơn rất nhiều.

• Dây xoắn mềm (Dây súp): Loại dây này thường có từ hai lõi mềm trở lên, mỗi lõi được cách điện riêng biệt, sau đó được xoắn lại với nhau một cách chắc chắn và có thể có thêm một lớp vỏ bọc chung bên ngoài. Việc mỗi lõi được tạo thành từ nhiều sợi đồng nhỏ và các lõi được xoắn lại với nhau giúp cho toàn bộ dây dẫn có độ mềm dẻo rất cao nhưng vẫn đảm bảo sự vững chắc, chịu được các tác động cơ học thông thường.

• Dây cáp điện (Power Cable): Đây là loại dây dẫn được thiết kế để chịu tải dòng điện lớn, thường được sử dụng làm đường dây truyền tải điện chính. Ruột cáp thường bằng đồng hoặc nhôm, có thể bao gồm một hoặc nhiều lõi. Mỗi lõi lại được cấu thành từ nhiều sợi dây nhỏ bện chặt lại với nhau. Toàn bộ các lõi được bảo vệ bởi nhiều lớp vật liệu cách điện và một lớp vỏ bọc ngoài cùng rất chắc chắn (thường là PVC hoặc cao su lưu hóa XLPE) để chịu được các tác động khắc nghiệt từ môi trường. Dây cáp được sử dụng để lắp đặt đường dây tải chính trong các tòa nhà, khu tập thể, xí nghiệp, nhà xưởng lớn.