Tiết diện là gì? Tiết diện dây dẫn là gì?

Tiết diện là gì? Tiết diện là một thông số quan trọng mà người dùng cần phải chú ý và kiểm tra để chọn mua dây dẫn điện trong ngành xây dựng, ngành điện. Việc tính toán đúng tiết diện dây điện mang đến rất nhiều lợi ích cho con người.  Dưới đây là những thông tin quan trọng về tiết diện mà bạn cần biết! 

Tiết diện là gì?

Theo Wikipedia, tiết diện trong hình học và khoa học là phép giao không rỗng của một vật rắn trong không gian 3 chiều với 1 mặt phẳng; hoặc tương tự trong không gian có chiều cao hơn. Khi tiến hành cắt 1 đối tượng thành nhiều lát sẽ tạo ra nhiều mặt cắt song song. 

Nói một cách dễ hiểu, tiết diện chính là 1 mặt phẳng thu được do cắt từ 1 hình khối bằng vật rắn. Thông qua mặt cắt, chúng ta có thể mô tả 1 hình hay 1 độ lớn nào đó của mặt. Mỗi mặt cắt khác nhau sẽ thu lại được 1 tiết diện khác nhau. 

Các trường hợp tiết diện thường gặp đó là:

• Tiết diện của hình cầu là dạng hình tròn.
• Tiết diện ngang là hình phẳng mặt cắt ngang của hình khối, thường vuông góc với trục của nó. 
• Tiết diện dọc là hình phẳng mặt cắt ngang, thẳng góc với trục thanh.
• Tiết diện nghiêng là hình phẳng mặt cắt nghiêng so với trục thanh của góc. 
• … 

Tiết diện dây dẫn là gì?

Để trả lời được câu hỏi tiết diện dây dẫn là gì, trước tiên chúng ta cùng đi tìm hiểu một số thông tin về dây dẫn điện. 

Một dây dẫn điện chuyên truyền tải điện năng sẽ có cấu tạo 3 phần gồm:

• Phần cách điện: Là phần nằm giữa của dây dẫn, thường được làm từ cao su tự nhiên để đảm bảo khả năng cách điện tốt nhất
• Phần dẫn điện: Là phần thường được làm từ chất liệu nhôm, đồng pha nhôm hoặc đồng nguyên chất,… 
• Phần bảo vệ cơ học: Là lớp vỏ bọc ngoài cùng của dây dẫn điện. Phần này được cấu thành từ chất liệu có khả năng bảo vệ các lớp bên trong của dây. Tùy thuộc vào nhu cầu của người dùng thì sẽ chọn mua loại dây có lớp bảo vệ khác nhau. 

Khi đó, suy ra từ định nghĩa bên trên thì tiết diện dây dẫn là hình mặt cắt ngang so với dây dẫn điện. Phần mặt cắt sẽ được xác định từ phần lõi dây điện mà không tính phần vỏ cách điện. Nếu cắt trực tiếp, cắt vuông góc với chiều rộng của dây thì ta sẽ thu được một điểm cuối mặt cắt có hình dạng tròn. 

Tiết diện dây dẫn là thông số cho ta biết khả năng dẫn điện của dây điện. Khi tiết diện dây càng lớn thì dòng điện sẽ càng cao, ngược lại tiết diện dây càng nhỏ thì dòng điện sẽ càng nhỏ. Tuy nhiên, nếu áp dụng vào thực tế thì đường kính dây càng lớn sẽ càng tốn thêm chi phí đầu tư và sự cồng kềnh trong quá trình lắp đặt. 

Lợi ích khi toán tính tiết diện dây dẫn

Tính tiết diện dây dẫn là một trong các công đoạn vô cùng cần thiết trước khi mua sắm thiết bị, đầu nối hay sử dụng dây dẫn cho máy móc. Đặc biệt là đối với những người làm trong ngành điện công nghiệp, làm các công việc thiết kế và lắp đặt hệ thống điện cho nhà máy, xưởng sản xuất,… Một số lợi ích cơ bản của việc tính tiết diện dây dẫn điện mang lại như sau:

• Người dùng có thể lựa chọn được loại dây dẫn có kích thước phù hợp cho khả năng dẫn điện đáp ứng được nhu cầu công việc thực tế. 
• Tăng chất lượng và hiệu quả cho hệ thống điện. 
• Phát triển hệ thống điện, kiến trúc cảnh quan thẩm mỹ và đáp ứng tối đa nhu cầu của khách hàng.
• Lựa chọn chính xác dây dẫn giúp tiết kiệm, cũng như tránh các sự cố chập cháy nổ khi quá tải hoặc không tải được điện. 

Công thức tính tiết diện dây dẫn điện theo công suất thiết bị

Thực hiện tính tiết diện dây dẫn điện dựa trên 1 công thức là:

S = I/J

Trong đó:

•  I là dòng điện đi qua mặt cắt, đơn vị là Ampe (A)
• S là tiết diện dây dẫn, đơn vị là mm²
• J là mật độ dòng điện cho phép, đơn vị là A/mm²

Ví dụ: Tính tiết diện dây dẫn bếp từ có công suất 5kW sử dụng dòng 1 pha cho gia đình. 

⇒ Lời giải: 

• Cường độ dòng điện sẽ là: I = 5000/220*0.8 = 28.4 A. 
• Tiết diện dây dẫn đồng sẽ là: S = 28.4/6= 4.73 mm²

* Lưu ý:

• Mật độ dòng điện thay đổi tùy theo chất liệu sản xuất dây dẫn điện đó. Cụ thể, nếu dây dẫn lõi đồng thì J là từ 4-6 A/mm² tùy thời gian hoạt động (dây hoạt động liên tục thì nên chọn J=4 A/mm²); nếu dây dẫn lõi nhôm thì chọn J = 4.5 A/mm². 
• Giá trị J thay đổi theo từng quy định căn cứ vào tiêu chuẩn TCVN hoặc ISO. Thế nên bất cứ giá trị bào cũng chỉ là tương đối, không chính xác 100% và không tuyệt đối hoàn toàn.
• Các thiết bị sử dụng điện nhưng công suất nhỏ hơn 1kW thì dây dẫn từ công tắc hay ổ cắm điện đến thiết bị luôn dùng 1 loại dây, gọi là súp mềm. Tiết diện của loại dây dẫn trong trường hợp này chỉ khoảng 2×1.5mm².
• Trường hợp công suất điện lớn hơn thì tính toán tiết diện dây dẫn điện sẽ dựa trên điện áp 220V.

Các cách tính toán và lựa chọn tiết diện dây dẫn điện theo công suất dòng điện

Để chọn dây dẫn có tiết diện phù hợp, công suất chính là yếu tố để căn cứ. Dưới đây là 4 phương pháp chính để tính và chọn tiết diện dây dẫn điện theo công suất dòng điện. 

1. Theo kinh nghiệm sử dụng

Để lựa chọn dây, cáp điện chính xác và phù hợp nhất với ngôi nhà, bạn cần phải có những kiến thức và kinh nghiệm nhất định về những bước sau đây:

Xác định nguồn điện sẽ dùng

Để biết được nguồn điện nên dùng, bạn cần xác định dòng điện đang sử dụng khi đi vào hệ thống là loại 1 pha hay 3 pha; và đồng thời xác định nguồn cung cấp của điện lực tại nơi mình ở xem có những loại nguồn điện nào. Phần lớn hiện nay nguồn điện dùng cho hộ gia đình ở Việt Nam là nguồn 1 pha 2 dây.

Tổng công suất của các thiết bị tiêu thụ điện

Các thiết bị làm tiêu tốn năng lượng điện thường ngày sử dụng như máy giặt, điều hòa, tủ lạnh, lò vi sóng, nồi cơm điện, máy sấy, máy bơm nước,… Tổng công suất tiêu thụ bao gồm tổng các trị số công suất của các  thiết bị tiêu thụ điện năng sử dụng nguồn điện trong nhà. Trong đó, trị số công suất trên các thiết bị điện hiện nay đều được nhà sản xuất cung cấp. 

Các đơn vị đo công suất tiêu thụ được sử dụng gồm HP (Horsepower – Mã Lực), W (Woat), kW (Kilowatt). Tiến hành quy đổi khi xuất hiện 1 đơn vị khác trên thiết bị với công thức sau:

• 1kW = 1.000W
• 1HP = 750W

Trong một công trình thì hoạt động và thời gian sinh hoạt, làm việc, sản xuất, mức độ sử dụng sẽ là khác nhau. Vậy nên công suất chịu tải của từng nhánh trong thiết bị cũng sẽ khác nhau. Đó chính là căn cứ để người dùng tính dòng điện lắp đặt sao cho phù hợp. Đồng thời, trong khi lắp đặt có thể kết hợp nhiều loại dây và tiết diện dây sẽ theo công suất tiêu thụ.

2. Theo thành phần nhà

Dựa vào công suất chịu tải của từng nhánh trong sơ đồ điện, bạn có thể chọn nhiều loại dây với cỡ dây khác nhau cho từng phần nhà của mình.

• Dây ngoài trời: Là phần dây được nối từ trụ điện bên ngoài đến đầu nhà. Với đặc thù ngoài trời, dây dẫn điện sẽ lấy điện từ nguồn ở ngoài và truyền đến nhà. Nguồn này là điện từ EVN cung cấp nên các dây dẫn thường không phải do chúng ta chọn mà do cơ quan điện tại địa phương cung cấp.
• Đoạn cáp điện kế: Là dây dẫn ngắn hơn nối từ điểm cuối dây điện ngoài trời đến điện kế của công trình. Dây này thường thấy 1 nửa chạy ở ngoài tường và 1 phần sẽ chạy ở trong nhà. Do đó, ta thường sẽ không quyết định được dây này.
• Dây dẫn chính: Là dây dẫn tiếp tục dẫn từ đồng hồ điện đến thiết bị điện trong nhà. Theo đó, ta có các bước sau để tính công suất:

• Bước 1: Tổng công suất của các thiết bị điện dùng đồng thời trong nhà ví dụ là P = 6 kW.
• Bước 2: Áp dụng công thức tính dòng điện I = P/U = 6*1000/220 = 27.27 (A).
• Bước 3: Áp dụng công thức tính tiết diện S = I/J = 22.72/6 = 3.78 mm².
• Bước 4: Tìm hiểu trên thị trường có các loại dây dẫn điện 4mm² và 6mm², nên chọn dây lớn hơn là 6 mm² để bền bỉ và có thể làm việc lâu dài.

3. Theo thiết bị điện

Lựa chọn các dây dẫn chính để dẫn dòng điện đến ổ điện phụ khác theo thiết bị thì sẽ như sau:

• Công tắc điện, ổ cắm hay thiết bị công suất nhỏ dưới 1kW thì nên chọn loại dây dẫn điện mềm tiết diện khoảng 2 x 1.5 mm².
• Với thiết bị công suất lớn hơn 1 chút khoảng từ 1-2kW thì nên chọn loại cáp PVC có 2 lớp cách điện tiết diện 2 x 2.5 mm² để đảm bảo an toàn. 
• Với thiết bị công suất lớn hơn 2kW thì phải tùy theo công suất cụ thể để tính tiết diện dây dẫn 3 pha hay 1 pha nhằm có được công suất dây điện phù hợp.

4. Theo các tiêu chuẩn

Chọn tiết diện dây dẫn điện theo tiêu chuẩn được ứng dụng phổ biến nhất hiện nay. Việc chọn theo bảng tiết diện dây dẫn điện theo dòng điện có sẵn giúp cho việc thiết kế, thi công công trình được dễ dàng hơn rất nhiều, đồng thời cũng phù hợp các tiêu chuẩn đã có sẵn trong IEC 60439. 

5. Theo bảng tra công suất và khả năng chịu tải dây dẫn điện

Tính toán và lựa chọn tiết diện dây dẫn điện còn có thể dựa theo bảng tra công suất và khả năng chịu tải dây điện. 

Ví dụ cách tra với dây điện 1.5 trong mã hàng sẽ là CV 1.5. Khi tra bảng khả năng chịu tải bên dưới sẽ thấy dây điện 1.5 sẽ có khả năng chịu tải được 2kW tức 2000W. Từ đó, nếu như tổng công suất dòng điện của thiết bị nhỏ hơn 2000W ta sẽ chọn dây điện 1.5. 

Tương tự, nếu tổng công suất thiết bị từ 2000-3000W thì ta sẽ chọn dây điện 2.5; tổng công suất thiết bị từ 3300-4400W thì ta sẽ chọn dây điện 4.0; tổng công suất thiết bị từ 4400-6600W thì ta sẽ chọn dây điện 6.0;… 

Những trường hợp không chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ dòng điện

Một số trường hợp không nên dựa vào mật độ dòng điện để chọn tiết diện dây dẫn là:

• Thanh cái (thanh dẫn) mọi cấp điện dùng cho áp.

• Với các lưới phân phối điện áp 1000V hoặc lưới chiếu sáng được chọn theo tổn thất điện áp cho phép.
• Dây dẫn đến biến trở và điện trở sẽ khởi động.
• Lưới điện của những nhà máy, xí nghiệp, công ty 1000V và số giờ phụ tải max là 5000h.
• Lưới điện tạm thời, lưới điện có thời gian dùng dưới 5 năm.
• …

Lưu ý về những yếu tố ảnh hưởng khi lựa chọn tiết diện dây dẫn

Một số yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn tiết diện dây dẫn mà người dùng cần lưu ý như sau:

• Dòng điện định mức: Là giới hạn cho phép của 1 dòng điện trong thiết bị. Khi có dòng điện chạy qua, dây dẫn nóng lên do điện sinh nhiệt, nhiệt độ vượt quá mức thì dây sẽ bị cháy, chập. Muốn hạn chế tình trạng này thì bạn cần chọn loại dây dẫn có tiết diện ruột lớn hơn loại đang sử dụng.
• Độ sụt áp: Khi điện áp đầu nguồn cao hơn điện áp cuối nguồn thì điện áp bị mất do điện trở dây tải tăng lên gọi là sụt áp. Sụt áp nhiều hay ít là do dòng điện tải, điện kháng cáp, hệ số công suất, chiều dài cáp và điện trở cáp.
• Các yếu tố khác: Dòng điện ngắn mạch, nhiệt độ môi trường, cách lắp đặt,… 

Mong rằng những kiến thức mà chúng tôi vừa chia sẻ ở trên đã giúp bạn hiểu được tiết diện là gì, tiết diện dây dẫn là gì và cách tính toán – lựa chọn tiết diện dây dẫn điện. Từ đó giúp bạn tìm mua và lắp đặt hệ thống điện phù hợp!

Xem thêm:: Cường độ dòng điện là gì?

Phạm Xuân Thanh

Tôi là Phạm Xuân Thanh – Tôi đã có kinh nghiệm hơn 3 năm review đánh giá về các loại máy móc công nghiệp, thiết bị vệ sinh công nghiệp, cách chăm sóc xe hơi. Tôi hy vọng những kiến thức mà tôi chia sẻ có thể giúp mọi người hiểu rõ hơn về các công dụng, chức năng của các loại thiết bị công nghiệp và các cách chăm sóc xe hơi này.