Trong thiết kế cơ điện (M&E) nhà xưởng, việc chọn sai tiết diện dây cáp là nguyên nhân hàng đầu gây ra hai thảm họa: Cháy nổ do quá nhiệt (khi chọn dây quá nhỏ) hoặc Lãng phí ngân sách khổng lồ (khi chọn dây quá lớn vô căn cứ). Đặc biệt, với các nhà xưởng có diện tích lớn, vấn đề sụt áp trên đường dây dài là yếu tố “chết người” thường bị bỏ qua.
Bài viết này sẽ hướng dẫn bạn quy trình 5 bước tính toán công suất và chọn cáp điện chuẩn kỹ thuật, tuân thủ tiêu chuẩn IEC 60364-5-52 và TCVN 7447, kèm theo ví dụ tính toán thực tế.
Bước 1: Xác Định Công Suất Tính Toán (Ptt)
Sai lầm phổ biến nhất là cộng tổng công suất ghi trên nhãn máy (Nameplate) để chọn dây. Thực tế, không bao giờ tất cả máy móc đều hoạt động 100% tải cùng một lúc.
Công thức chuẩn để xác định công suất tính toán:
Ptt = Pđặt × Ks
Trong đó:
- Ptt: Công suất tính toán (kW).
- Pđặt: Tổng công suất thiết bị lắp đặt (kW).
- Ks (Hệ số đồng thời): Thường lấy từ 0.6 – 0.8 đối với nhà xưởng thông thường.
Bước 2: Tính Dòng Điện Làm Việc (Itt)
Hầu hết nhà xưởng sử dụng điện 3 pha 380V. Công thức tính dòng điện định mức (Ampe) như sau:
![\[I_{tt} = \frac{P_{tt}}{\sqrt{3} \times U \times \cos\phi}\]](https://kth-electric.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-0155aa95ce30c6bbb850ecc45eb104a4_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
Trong đó:
- Itt: Dòng điện tính toán (A).
- Ptt: Công suất tính toán (W) (Lưu ý đổi từ kW sang W).
- U: Điện áp dây (380V).
- Cosφ: Hệ số công suất (thường lấy 0.8 nếu chưa có tụ bù, hoặc 0.95 nếu đã có tủ tụ bù).
Bước 3: Chọn Tiết Diện Dây Cáp (S) Theo Dòng Điện
Sau khi có Itt, ta chọn thiết bị đóng cắt (MCCB/MCB) và Cáp điện theo nguyên tắc an toàn:
Itt < Icb < Icp
- Icb: Dòng định mức của Aptomat (chọn lớn hơn Itt khoảng 1.2 lần).
- Icp: Dòng điện cho phép của dây cáp (Tra bảng Catalog nhà sản xuất như Cadivi, LS, Thịnh Phát…).
Lưu ý Technical: Dòng tải cho phép của cáp (Icp) phụ thuộc vào cách lắp đặt. Cáp đi trong thang máng cáp sẽ chịu tải kém hơn cáp chôn trực tiếp trong đất do khả năng tản nhiệt kém hơn (Hệ số K giảm dòng).
Bước 4: Kiểm Tra Độ Sụt Áp (Voltage Drop) – QUAN TRỌNG
Đây là bước các “tay mơ” thường bỏ qua. Với nhà xưởng dài > 50m, nếu chọn dây chỉ dựa theo dòng điện (Bước 3), điện áp cuối đường dây có thể tụt xuống dưới 360V, làm nóng động cơ và hỏng thiết bị điều khiển.
Công thức tính sụt áp (
):
![\[\Delta U = \frac{K \times I \times L}{S}\]](https://kth-electric.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-efbb40f0718b444daa02ae4cf49f218b_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
| Thông số | Giải thích |
|---|---|
| K | Hệ số dẫn điện (Với dây đồng 3 pha, K = 0.0308) |
| I | Dòng điện chạy trên dây (A) |
| L | Chiều dài đường dây (m) |
| S | Tiết diện dây dẫn (mm²) |
Tiêu chuẩn IEC 60364-5-52 quy định: Độ sụt áp không được vượt quá 5% đối với mạng điện động lực và 3% đối với chiếu sáng.
Bước 5: Ví Dụ Tính Toán Thực Tế (Case Study)
Đề bài:
Cấp nguồn cho một máy nén khí công suất P = 45kW (3 pha, 380V, Cosφ = 0.8). Khoảng cách từ tủ điện MSB đến máy là 150 mét. Dây đi trên máng cáp.
Lời giải:
- Tính dòng điện (I):
I = 45000 / (1.732 × 380 × 0.8) ≈ 85.5 A.
- Chọn Aptomat (CB):
Chọn MCCB có dòng định mức > 85.5A. ➝ Chọn MCCB 3P 100A.
- Chọn cáp sơ bộ:
Tra bảng Cadivi, cáp CXV 25mm² có Icp ≈ 109A (lắp trên máng).
➝ Sơ bộ chọn cáp 3×25 + 1×16 mm².
- Kiểm tra sụt áp (Quan trọng):
.%Sụt áp = (15.8 / 380) × 100% = 4.16%.
(Kết quả < 5% ➝ Đạt tiêu chuẩn).
.Kết luận: Nếu khoảng cách tăng lên 200m, độ sụt áp sẽ vượt 5%, lúc đó buộc phải tăng tiết diện dây lên 35mm² dù dòng tải vẫn chỉ 85A.
Các Loại Cáp Điện Thường Dùng Trong Nhà Xưởng
- Cáp động lực chính (Nguồn tổng): Thường dùng cáp đồng Cu/XLPE/PVC (CXV) hoặc thanh cái Busway cho tải lớn (>1000A). Cáp XLPE chịu nhiệt tốt hơn (90°C) so với cáp PVC (70°C).
- Cáp điều khiển: Dùng cáp có màn chắn nhiễu (Shielded cable) để kết nối PLC, biến tần.
- Cáp chống cháy: Bắt buộc dùng cho hệ thống bơm chữa cháy, đèn Exit, báo cháy (FR cable).
Tổng Kết & Khuyến Nghị
Việc tính toán chọn dây cáp không được phép làm “áng chừng”. Một sai số nhỏ trong tính toán sụt áp có thể khiến máy móc hoạt động chập chờn, giảm tuổi thọ.
Nếu bạn đang lên kế hoạch thiết kế thi công điện nhà xưởng và cần sự tư vấn chuyên sâu từ đội ngũ kỹ sư có chứng chỉ hành nghề, hãy liên hệ ngay với KTH Electric.
CẦN HỖ TRỢ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG ĐIỆN?
KTH Electric cung cấp dịch vụ tư vấn thiết kế & thẩm tra hồ sơ điện chuẩn IEC.
Ông Đỗ Tấn Tuấn là người trực tiếp phụ trách toàn bộ nội dung trên website kth-electric.com. Các bài viết được xây dựng từ nguồn kiến thức chuyên sâu, kết hợp giữa tài liệu tham khảo uy tín (có trích dẫn cụ thể) và kinh nghiệm thực tiễn dày dặn của ông. Vì vậy, bạn đọc có thể hoàn toàn tin tưởng vào tính chính xác và độ tin cậy của thông tin, đảm bảo mỗi nội dung chia sẻ đều mang lại giá trị tham khảo hữu ích và đáng tin cậy.
